Τι είναι τα διαστημικά συντρίμμια;
Τα διαστημικά σκουπίδια αναφέρονται σε όλα τα τεχνητά αντικείμενα και σε αυτά
Σε ορισμένες περιπτώσεις, μεγάλες ή περιέχουσεςεπί επικίνδυνων υλικών (πυρηνικά, τοξικά, κ.λπ.), αντικείμενα διαστημικών συντριμμιών μπορούν να αποτελέσουν άμεσο κίνδυνο για τη Γη - με την ανεξέλεγκτη εκτροπική, ατελή καύση τους όταν περνούν από τα πυκνά στρώματα της ατμόσφαιρας της Γης και πέφτουν συντρίμμια σε οικισμούς, βιομηχανικούς εγκαταστάσεις, συγκοινωνιακές επικοινωνίες.
Το πρόβλημα της ρύπανσης κοντά στη Γη με «διαστημικά συντρίμμια» ως καθαρά θεωρητικό προέκυψε ουσιαστικά αμέσως μετά τις εκτοξεύσεις των πρώτων τεχνητών δορυφόρων της Γης στα τέλη της δεκαετίας του 1950.
Έλαβε επίσημο καθεστώς σε διεθνές επίπεδο μετά την έκθεση του Γενικού Γραμματέα του ΟΗΕ με τίτλο «The Impact of Space Activities on the Environment» στις 10 Δεκεμβρίου 1993.
Από τι αποτελείται;
Επί του παρόντος, στην περιοχή του χαμηλού κοντά στη Γησε τροχιές (LEO) έως υψόμετρα περίπου 2.000 km, υπάρχουν, σύμφωνα με διάφορους υπολογισμούς, περίπου 220 χιλιάδες (300 χιλιάδες σύμφωνα με το Γραφείο του ΟΗΕ για Υποθέσεις Εξωτερικού Διαστήματος, Οκτώβριος 2009) τεχνητά αντικείμενα συνολικής μάζας έως 5.000 τόνοι.
Με βάση στατιστικές εκτιμήσεις, συμπεραίνεται ότι ο συνολικός αριθμός τέτοιων αντικειμένων με διάμετρο μεγαλύτερη από 1 cm είναι μάλλον αβέβαιος και μπορεί να φτάσει τα 60-100.000.
Μόνο ένα μικρό μέρος τους (περίπου 10%) ήτανανιχνεύεται, παρακολουθείται και καταλογίζεται με χρήση επίγειου ραντάρ και οπτικών μέσων. Για παράδειγμα, από το 2013, ο κατάλογος της Στρατηγικής Διοίκησης των ΗΠΑ περιείχε 16.600 αντικείμενα (κυρίως μεγαλύτερα από 10 cm), τα περισσότερα από τα οποία δημιουργήθηκαν από την ΕΣΣΔ, τις ΗΠΑ και την Κίνα.
Ρωσικός κατάλογος, GIATs ASPOS OKP (TsNIIMash),περιείχε τον Αύγουστο του 2014 15,8 χιλιάδες αντικείμενα διαστημικών συντριμμιών και συνολικά υπήρχαν περισσότερα από 17,1 χιλιάδες αντικείμενα (συμπεριλαμβανομένων των δορυφόρων που λειτουργούσαν) σε τροχιές κοντά στη γη, μια σύγκρουση με οποιοδήποτε από τα οποία θα οδηγήσει στην πλήρη καταστροφή του διαστημικού σκάφους.
Περίπου το 6% των αντικειμένων που παρακολουθούνται είναι ενεργά.περίπου το 22% των εγκαταστάσεων έπαψαν να λειτουργούν. Το 17% δαπανάται σε ανώτερα στάδια και ενισχυτές οχημάτων εκτόξευσης, και περίπου το 55% είναι απόβλητα, τεχνολογικά στοιχεία που σχετίζονται με εκτοξεύσεις και συντρίμμια από εκρήξεις και κατακερματισμό.
Τα περισσότερα από αυτά τα αντικείμενα βρίσκονται σε τροχιές υψηλής κλίσης των οποίων τα επίπεδα τέμνονται, επομένως η μέση σχετική ταχύτητα της αμοιβαίας διέλευσής τους είναι περίπου 10 km/s.
Λόγω της τεράστιας παροχής κινητικής ενέργειαςμια σύγκρουση οποιουδήποτε από αυτά τα αντικείμενα με ένα ενεργό διαστημόπλοιο θα μπορούσε να το βλάψει ή ακόμα και να το απενεργοποιήσει. Ένα παράδειγμα είναι η πρώτη σύγκρουση τεχνητών δορυφόρων: Kosmos-2251 και Iridium 33, που συνέβη στις 10 Φεβρουαρίου 2009. Ως αποτέλεσμα, και οι δύο δορυφόροι κατέρρευσαν εντελώς, σχηματίζοντας πάνω από 600 συντρίμμια.
Οι πιο μολυσμένες περιοχές είναι αυτές των τροχιών γύρω από τη Γη, οι οποίες χρησιμοποιούνται συχνότερα για τη λειτουργία των διαστημικών σκαφών. Πρόκειται για LEO, γεωστατική τροχιά (GSO) και ηλιακές σύγχρονες τροχιές (SSO).
Μοντέλο υπολογιστή για την κατανομή των διαστημικών αντικειμένων στο διάστημα της γης, σύμφωνα με την περιγραφή της NASA, το 95% από αυτά είναι συντρίμμια
Γιατί είναι επικίνδυνα τα συντρίμμια του διαστήματος;
Μεγάλα αντικείμενα που βρίσκονται χαμηλάτροχιές κοντά στη γη, επιβραδύνονται σταδιακά και μετά από λίγο εισέρχονται στην ατμόσφαιρα. Μερικά από τα θραύσματά τους φτάνουν στην επιφάνεια του πλανήτη. Μικρά αντικείμενα διαστημικών συντριμμιών πέφτουν στα πυκνά στρώματα της ατμόσφαιρας σχεδόν καθημερινά, ενώ μεγαλύτερα αντικείμενα - αρκετές φορές το μήνα. Σύμφωνα με τον Νίκολας Τζόνσον της NASA, θραύσματα δορυφόρων ή πυραύλων φτάνουν στην επιφάνεια σχεδόν κάθε χρόνο.
- Πτώσιμο αντικείμενο WT1190F
Στις 13 Νοεμβρίου 2015, ένα από ταθραύσματα ενός πυραύλου που συμμετείχε προηγουμένως στο σεληνιακό πρόγραμμα. Ένα θραύσμα με μέγεθος 1–2 m και πυκνότητα 0,1 g/cm³ εισήλθε στην ατμόσφαιρα στην περιοχή του Ινδικού Ωκεανού περίπου 60 km από την ακτή της Σρι Λάνκα.
Σύμφωνα με ορισμένες απόψεις, αυτό ήταν το πρώτοκαταγεγραμμένη περίπτωση διαστημικών συντριμμιών που επιστρέφουν στη Γη από υψηλή ελλειπτική τροχιά, το απόγειο της οποίας είναι περίπου 2 φορές η απόσταση από τη Σελήνη στη Γη. Το αντικείμενο WT1190F εισήλθε στην ατμόσφαιρα της Γης στις 13 Νοεμβρίου, όπου κάηκε με ασφάλεια.
- "Αστεροειδής" από σκουπίδια
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, ένα ουράνιο σώμα κινείται προς τη Γη,με επίγεια προέλευση. Επιστήμονες από την Εθνική Υπηρεσία Διαστήματος των ΗΠΑ σημειώνουν ότι ένα ουράνιο σώμα τεχνητής προέλευσης θα πλησιάσει τη Γη σε απόσταση ίση με το 10% της απόστασης από τη Γη στη Σελήνη. Αυτό έγινε γνωστό στις αρχές Φεβρουαρίου 2021.
Εθνική Αεροδιαστημική Υπηρεσία των ΗΠΑαναγνώρισε τον «αστεροειδή» ως θραύσμα του οχήματος εκτόξευσης Κένταυρος της αποστολής Surveyor 2, τα διαστημικά συντρίμμια έγιναν ένας τεχνητός δορυφόρος του πλανήτη μας, παγιδευμένος από τη βαρύτητα. Οι επιστήμονες, έχοντας πραγματοποιήσει μοντελοποίηση, διαπίστωσαν ότι το θραύσμα του πυραύλου θα φύγει σύντομα από την τροχιά της Γης, κάνοντας μια εξαιρετικά κοντινή προσέγγιση.
Αξίζει να σημειωθεί ότι ο τεχνητός αστεροειδής πετά στο διάστημα για μεγάλο χρονικό διάστημα, από την εκτόξευση του Surveyor 2 το 1966. Οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη ανακαλύψει αν αυτό συμβαίνει στην πραγματικότητα.
Μέθοδοι καθαρισμού και καταστροφής των συντριμμιών του διαστήματος
Αποτελεσματικά πρακτικά μέτρα για την καταστροφήδιαστημικά σκουπίδια σε τροχιές άνω των 600 km (όπου δεν επηρεάζει το καθαριστικό αποτέλεσμα του φρεναρίσματος στην ατμόσφαιρα) δεν έχουν ακόμη αναπτυχθεί στο σημερινό επίπεδο τεχνολογικής ανάπτυξης της ανθρωπότητας.
Εξετάστηκαν επίσης δορυφορικά έργα,εξάτμιση συντριμμιών με ισχυρή δέσμη λέιζερ ή αλλαγή της τροχιάς τους με ακτίνες ιόντων, που θα πρέπει να επιβραδύνουν τα συντρίμμια για την είσοδό τους στην ατμόσφαιρα με μερική ή πλήρη καύση σε αυτήν ή, στην περίπτωση συσκευών σε γεωστατική τροχιά, να τα μεταφέρουν σε ταφή τροχιά, ή επίγεια λέιζερ (λέιζερ σκούπα), ή μια συσκευή που θα συλλέγει τα απόβλητα για περαιτέρω επεξεργασία.
Ταυτόχρονα, η συνάφεια του έργου της διασφάλισηςη ασφάλεια των διαστημικών πτήσεων υπό συνθήκες τεχνολογικής ρύπανσης του χώρου κοντά στη Γη (OKP) και μείωση του κινδύνου για αντικείμενα στη Γη σε περίπτωση ανεξέλεγκτης εισόδου διαστημικών αντικειμένων στα πυκνά στρώματα της ατμόσφαιρας και πτώσης τους στη Γη αυξάνεται ραγδαία.
Η διεθνής συνεργασία για την επίλυση του προβλήματος των "διαστημικών συντριμμιών" αναπτύσσεται στους ακόλουθους τομείς προτεραιότητας:
- Περιβαλλοντική παρακολούθηση του OKP, συμπεριλαμβανομένης της περιοχής της γεωστατικής τροχιάς (GSO): παρατήρηση "διαστημικών συντριμμιών" και διατήρηση καταλόγου αντικειμένων "διαστημικών συντριμμιών".
- Μαθηματική μοντελοποίηση του «χώρουσυντρίμμια "και τη δημιουργία διεθνών πληροφοριακών συστημάτων για την πρόβλεψη των συντριμμιών του NCP και τον κίνδυνο για διαστημικές πτήσεις, καθώς και την υποστήριξη πληροφοριών για γεγονότα μιας επικίνδυνης προσέγγισης των SO και την ανεξέλεγκτη είσοδό τους στα πυκνά στρώματα της ατμόσφαιρας.
- Ανάπτυξη μεθόδων και μέσων προστασίας των διαστημικών οχημάτων από την πρόσκρουση σωματιδίων υψηλής ταχύτητας «διαστημικών συντριμμιών».
- Ανάπτυξη και εφαρμογή μέτρων με στόχο τη μείωση της μόλυνσης της περιοχής απορριμμάτων.
Αναζήτηση και παρακολούθηση διαστημικών συντριμμιών
Υπάρχουν πολλά εργαλεία για την παρακολούθηση τροχιών κοντά στη Γη προκειμένου να αναζητήσετε αντικείμενα σε αυτήν. Μπορούν να χωριστούν σε ραντάρ και οπτικά.
Η ανίχνευση τροχιακών αντικειμένων μπορεί επίσης να είναιπρόσθετη λειτουργία καθολικών εργαλείων για εξερεύνηση διαστήματος ή αμυντικά συστήματα. Υπάρχει μια σειρά από εξειδικευμένα εργαλεία.
Η ΕΣΣΔ και οι ΗΠΑ δημιούργησαν ισχυρά εργαλεία παρακολούθησης του διαστήματος. Υπάρχει επίσης μια σειρά από εξειδικευμένα όργανα στην Ευρώπη και σε άλλες χώρες.
Μια σειρά εθνικών προγραμμάτων παρακολούθησης αντικειμένων κοντά στη Γη και μετριασμού των συντριμμιών του διαστήματος βρίσκονται σε λειτουργία. Η Διευθυντική Επιτροπή Συντονισμού Διαστημικών Αποβλήτων δημιουργήθηκε για να συντονίσει τις δραστηριότητές τους.
- Κινητήρας ιωδίου
Μια μικρή αλλά δυνητικά χρήσιμη καινοτομία θα μπορούσε να βοηθήσει στον καθαρισμό του ουρανού από διαστημικά σκουπίδια: θα επέτρεπε στους μικροσκοπικούς δορυφόρους να αυτοκαταστρέφονται φθηνά και εύκολα στο τέλος της αποστολής τους.
Η τεχνολογία χρησιμοποιεί ένα νέο καύσιμο - ιώδιο - σεέναν ηλεκτρικό κινητήρα που ελέγχει το ύψος του δορυφόρου πάνω από τη Γη. Το ιώδιο είναι φθηνότερο και χρησιμοποιεί απλούστερες τεχνολογίες από τα παραδοσιακά καύσιμα. Σε αντίθεση με πολλά παραδοσιακά καύσιμα πυραύλων, το ιώδιο δεν είναι τοξικό και παραμένει στερεό σε θερμοκρασία δωματίου και πίεση. Αυτό καθιστά ευκολότερη και φθηνότερη την εργασία στη Γη.
Όταν θερμαίνεται, μετατρέπεται σε αέριο χωρίς να περνάμέσω της υγρής φάσης, καθιστώντας την ιδανική για ένα απλό σύστημα πρόωσης. Επιπλέον, είναι πιο πυκνό από το παραδοσιακό καύσιμο, επομένως καταλαμβάνει λιγότερο χώρο στο δορυφόρο.
- Διαστημόπλοιο συλλέκτη σκουπιδιών
Ρώσοι επιστήμονες έχουν προτείνει την εκκαθάριση της τροχιάς της Γης σε χαμηλή τροχιά χρησιμοποιώντας ένα διαστημόπλοιο. Υπάρχουν ειδικές μονάδες με κινητήρες επί του σκάφους.
Αυτές οι μονάδες θα προσαρτηθούν σε αντικείμεναδιαστημικά σκουπίδια και να τα απομακρύνετε. Όσον αφορά τη γεωστατική τροχιά, ο προτιμώμενος τρόπος για να την καθαρίσουμε θα ήταν η ρυμούλκηση ενός διαστημικού σκάφους, λένε οι επιστήμονες.
Ο στόχος του είναι να μεταφέρει αντικείμενα διαστημικών συντριμμιών στην "τροχιά καταστροφής" (ύψους 600 χλμ., Όπου τα αντικείμενα καταστρέφονται σταδιακά από επιβράδυνση ενάντια στην ατμόσφαιρα).
Προτάθηκε η συναρμολόγηση διαστημικού σκάφουςομάδα για τον καθαρισμό τροχιών κοντά στη Γη, έχει μήκος 11,5 μέτρα, διάμετρο 3 μέτρα και βάρος λίγο περισσότερο από 4 τόνους. Ένας τέτοιος συλλέκτης μπορεί να μεταφέρει από 8 έως 12 μονάδες με κινητήρες επί του σκάφους.
Για να μετακινήσετε τα στάδια ενός επιβατηγού πλοίου, θα απαιτηθούν από 50 έως 70 κιλά καυσίμου, για τη μεταφορά ενός σταδίου Zenit-2 βάρους 9 τόνων - περίπου 350. Το συνολικό βάρος ενός τέτοιου συναρμολογητή στην εκκίνηση θα είναι από 8 έως 12 τόνους.
Οι σύγχρονοι επιταχυντές μπορούν εύκολα να συμπεράνουν τέτοιαφορτίο σε οποιαδήποτε τροχιά έως 1000 χλμ. Αφού εξαντληθούν οι μονάδες του συλλέκτη, θα ενταχθεί στο τελευταίο στάδιο του ενισχυτή, θα μετακινηθεί μαζί του στην ανώτερη ατμόσφαιρα και θα καεί.
- Ιαπωνική εκκίνηση για τον καθαρισμό των σκουπιδιών
Η ιαπωνική νεοσύστατη εταιρεία σχεδιάζει να λανσάρει συσκευές που θα εντοπίζουν και θα αφαιρούν διαστημικά συντρίμμια από τον Μάρτιο του 2021. Εάν όλα πάνε καλά, θα στείλουν μια πλήρη αποστολή.
Η ιαπωνική startup Astroscale έστειλε το διαστημόπλοιό της ELSA-d στο κοσμοδρόμιο Baikonur στο Καζακστάν. Εκεί, οι μηχανικοί θα το ενσωματώσουν με τον πύραυλο Soyuz, που έχει προγραμματιστεί να εκτοξευτεί τον Μάρτιο του 2021.
Η εταιρεία σημείωσε ότι αυτή είναι η πιο σημαντική πτήση γιακαθώς είναι η πρώτη επίδειξη της τεχνολογίας μείωσης των συντριμμιών της εταιρείας - μια από τις σημαντικότερες προκλήσεις για τη διασφάλιση της βιωσιμότητας των διαστημικών δραστηριοτήτων.
Η μικρού μεγέθους συσκευή θα επιδείξει βασικές τεχνολογίες: τη στόχευση, η οποία θα βοηθήσει στον εντοπισμό των συντριμμιών χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα στόχευσης που βασίζεται σε GPS.
Αυτά τα δεδομένα θα χρησιμοποιηθούν από έναν επονομαζόμενο δορυφόρο «υπηρεσίας», ο οποίος μπορεί να αναχαιτίσει ένα κομμάτι διαστημικών συντριμμιών.
Διαβάστε περισσότερα
Κοιτάξτε μια εικόνα 8 τρισεκατομμύρια pixel του Άρη
Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μια αντικατάσταση για τη θεωρία της σχετικότητας. Ποια είναι η ουσία της «θεωρίας των πάντων»;
Άμβλωση και επιστήμη: τι θα συμβεί στα παιδιά που θα γεννήσουν