Какво е космически отломки?
Космическите отпадъци се отнасят за всички изкуствени обекти и техните
В някои случаи големи или съдържащина борда опасни (ядрени, токсични и др.) материали, обекти от космически отломки могат да представляват пряка опасност за Земята - с неконтролираната им деорбита, непълно изгаряне при преминаване през плътни слоеве на земната атмосфера и падане на отломки върху населени места , промишлени съоръжения, транспортни комуникации.
Проблемът със замърсяването на околоземното пространствокосмическите „космически отломки“ като чисто теоретична концепция възникват по същество веднага след изстрелването на първите изкуствени спътници на Земята в края на 50-те години.
Той получава официален статут на международно ниво след доклада на Генералния секретар на ООН, озаглавен „Въздействието на космическите дейности върху околната среда” от 10 декември 1993 г.
От какво се състои?
В момента в района на ниска близост до Земятаорбити (LEO) до височини от около 2000 km, има, според различни оценки, около 220 хиляди (300 хиляди според Службата на ООН за космическите въпроси, октомври 2009 г.) създадени от човека обекти с обща маса до 5000 тона.
Въз основа на статистически оценки се заключава, че общият брой на такива обекти с диаметър над 1 cm е доста несигурен и може да достигне 60–100 хиляди.
Само малка част от тях (около 10%) бешеоткрити, проследени и каталогизирани с помощта на наземни радарни и оптични средства. Например към 2013 г. каталогът на Стратегическото командване на САЩ съдържа 16 600 обекта (предимно по-големи от 10 см), повечето от които са създадени от СССР, САЩ и Китай.
Руски каталог, GIATs ASPOS OKP (TsNIIMash),съдържаше 15,8 хиляди обекта от космически отломки през август 2014 г. и общо имаше около 17,1 хиляди обекта (включително работещи спътници) в околоземни орбити, сблъсък с който и да е от тях би довел до пълно унищожаване на космическия кораб.
Около 6% от наблюдаваните обекти са активни;около 22% от обектите са престанали да функционират; 17% са изразходвани горни етапи и ускорители на ракети-носители, а около 55% са отпадъци, технологични елементи, свързани с изстрелванията, и отломки от експлозии и фрагментация.
Повечето от тези обекти са в орбити с голям наклон, чиито равнини се пресичат, така че средната относителна скорост на взаимното им преминаване е около 10 km/s.
Поради огромния резерв от кинетична енергиясблъсък на който и да е от тези обекти с активен космически кораб може да го повреди или дори да го деактивира. Пример е първият сблъсък на изкуствени спътници: Космос-2251 и Иридий 33, който се случи на 10 февруари 2009 г .; в резултат и двата спътника напълно се срутиха, образувайки над 600 отломки.
Най-замърсени зони са тези на орбитите около Земята, които най-често се използват за експлоатация на космически кораби. Това са LEO, геостационарна орбита (GSO) и слънчево-синхронни орбити (SSO).
Компютърен модел на разпределение на космическите обекти в околоземното космос, според описанието на НАСА 95% от тях са отломки
Защо космическите отломки са опасни?
Големи предмети, разположени на ниско нивов околоземни орбити постепенно се забавя и след известно време навлиза в атмосферата. Някои от фрагментите им достигат до повърхността на планетата. Малки обекти от космически отломки попадат в плътните слоеве на атмосферата почти ежедневно, по-големи обекти - няколко пъти месечно. Според Никълъс Джонсън (НАСА) фрагменти от спътници или ракети достигат до повърхността почти всяка година.
- Падане на обект WT1190F
На 13 ноември 2015 г. един отфрагменти от ракета, участвала преди това в лунната програма. Фрагмент с размер 1–2 m и плътност 0,1 g/cm³ навлезе в атмосферата в района на Индийския океан на около 60 km от бреговете на Шри Ланка.
Според някои мнения това беше първоторегистриран случай на космически отломки, връщащи се на Земята от висока елиптична орбита, чийто апогей е приблизително 2 пъти разстоянието от Луната до Земята. Обект WT1190F е влязъл в земната атмосфера на 13 ноември, където е изгорял безопасно.
- Астероид за боклук
Според учените небесно тяло се движи към Земята,от земен произход. Учени от Националната космическа агенция на САЩ отбелязват, че небесно тяло с изкуствен произход ще се приближи до Земята на разстояние, равно на 10% от разстоянието от Земята до Луната. Това стана известно в началото на февруари 2021 г.
Националната аерокосмическа агенция на САЩразпознаха „астероида“ като фрагмент от ракетата-носител Centaur от мисията Surveyor 2. Космическите отпадъци се превърнаха в изкуствен спътник на нашата планета, хванат от гравитацията. Учените, след като извършиха моделиране, установиха, че фрагментът от ракетата скоро ще напусне орбитата на Земята, като направи изключително близък подход.
Заслужава да се отбележи, че изкуственият астероид лети в космоса дълго време, откакто Surveyor 2 стартира през 1966 г. Учените тепърва ще разберат дали всъщност е така.
Методи за почистване и унищожаване на космически отломки
Ефективни практически мерки за унищожаванекосмическите отпадъци в орбити над 600 km (където почистващият ефект от спирането върху атмосферата не засяга) все още не е разработен на сегашното ниво на технологично развитие на човечеството.
Бяха разгледани и сателитни проекти,изпаряване на отломки с мощен лазерен лъч или промяна на орбитата им с йонни лъчи, което трябва да забави отломките за навлизането им в атмосферата с частично или пълно изгаряне в нея или, в случай на устройства в геостационарна орбита, да ги отведе в погребение орбита, или наземни лазери (лазерна метла), или устройство, което ще събира отпадъци за по-нататъшна обработка.
В същото време спешността на задачата за осигуряванебезопасността на космическите полети в условията на техногенно замърсяване на околоземното пространство (OKP) и намаляване на опасността за обектите на Земята в случай на неконтролирано навлизане на космически обекти в плътните слоеве на атмосферата и тяхното падане на Земята нараства бързо.
Международното сътрудничество за решаване на проблема с "космическите отпадъци" се развива в следните приоритетни области:
- Мониторинг на околната среда на OKP, включително зоната на геостационарната орбита (GSO): наблюдение на "космически отломки" и поддържане на каталог на обектите от "космически отломки".
- Математическо моделиране на "пространствотоотломки “и създаването на международни информационни системи за прогнозиране на отломките от NCP и опасността му за космически полети, както и информационна подкрепа за събития от опасен подход на SO и неконтролираното им навлизане в плътните слоеве на атмосферата.
- Разработване на методи и средства за защита на космическите превозни средства от въздействието на високоскоростни частици от "космически отпадъци".
- Разработване и прилагане на мерки, насочени към намаляване на замърсяването на зоната за отпадъци.
Търсене и проследяване на космически отломки
Има много инструменти за наблюдение на околоземни орбити с цел търсене на обекти в нея. Те могат да бъдат разделени на радарни и оптични.
Откриването на орбитални обекти също може да бъдедопълнителна функция на универсални инструменти за изследване на космоса или отбранителни системи. Има редица специализирани инструменти.
СССР и САЩ създадоха мощни инструменти за проследяване на космоса. Има и редица специализирани инструменти в Европа и други страни.
Съществуват редица национални програми за проследяване на околоземни обекти и намаляване на космическите отломки. За координиране на тяхната дейност е създаден Междуведомственият комитет за координация на космическите отпадъци.
- Йоден двигател
Една малка, но потенциално полезна иновация може да помогне за изчистване на небето от космически отпадъци: тя ще позволи на малките сателити евтино и лесно да се самоунищожат в края на своята мисия.
Технологията използва ново гориво - йоделектрически мотор, който контролира височината на сателита над Земята. Йодът е по-евтин и използва по-прости технологии от традиционните горива. За разлика от много традиционни ракетни горива, йодът е нетоксичен и остава твърд при стайна температура и налягане. Това улеснява и по-евтино да се работи на Земята.
При нагряване се превръща в газ, без да преминавапрез течната фаза, което го прави идеален за обикновена задвижваща система. Освен това то е по-плътно от традиционното гориво, така че заема по-малко място на борда на сателита.
- Събирач на космически кораб
Руски учени предложиха изчистване на околоземната орбита на Земята с помощта на космически кораб. На борда има специални модули с двигатели.
Тези модули ще бъдат прикрепени към обектикосмическите отпадъци и ги преместете. Що се отнася до геостационарната орбита, предпочитаният начин да я освободите би бил да изтеглите космически кораб, казват учените.
Неговата задача е да транспортира обекти от космически отломки до „орбитата на унищожаване“ (висока 600 км, където обектите постепенно се унищожават от спиране срещу атмосферата).
Предлага се сглобяване на космически корабекип за почистване на околоземни орбити, е с дължина 11,5 м, диаметър 3 м и тегло малко над 4 тона. Такъв колектор може да носи от 8 до 12 модула с двигатели на борда.
За преместване на етапите на пътнически кораб ще са необходими от 50 до 70 кг гориво, за транспортиране на етап Zenit-2 с тегло 9 тона - около 350. Общото тегло на такъв монтажник в началото ще бъде от 8 до 12 тона.
Съвременните ускорители могат лесно да установят такиватовари до всяка орбита до 1000 км. След като колекторът свърши с модули, той ще се присъедини към последния етап на бустера, ще се премести с него в горната атмосфера и ще изгори.
- Японски стартъп за почистване на боклука
Японският стартъп планира да пусне устройства, които ще открият и премахнат космически отломки от март 2021 година. Ако всичко върви добре, те ще изпратят пълна мисия.
Японският стартъп Astroscale изпрати своя космически кораб ELSA-d до космодрума Байконур в Казахстан. Там инженерите ще го интегрират с ракетата Союз, планирана за изстрелване през март 2021 г.
Компанията отбеляза, че това е най-важният полет затях, тъй като това е първата демонстрация на технологията за намаляване на отпадъците на компанията - едно от най-важните предизвикателства при осигуряването на устойчивост на космическите дейности.
Устройството с малък размер ще демонстрира ключови технологии: насочване, което ще помогне за локализирането на отломки с помощта на базиран на GPS сензор за насочване.
Тези данни ще бъдат използвани от така наречения сателит "услуга", който може да прихване парче космически отломки.
Прочетете още
Погледнете изображение на Марс с 8 трилиона пиксела
Учените са разработили заместител на теорията на относителността. Каква е същността на „теорията на всичко“?
Аборт и наука: какво ще се случи с децата, които ще раждат