Cosa sono i detriti spaziali?
I detriti spaziali si riferiscono a tutti gli oggetti artificiali e ai loro
In alcuni casi, grandi o contenentia bordo, materiali pericolosi (nucleari, tossici, ecc.), oggetti di detriti spaziali possono rappresentare un pericolo diretto per la Terra - con la loro fuori orbita incontrollata, combustione incompleta quando attraversano densi strati dell'atmosfera terrestre e detriti che cadono sugli insediamenti , impianti industriali, comunicazioni di trasporto.
Il problema della contaminazione dello spazio vicino alla Terraspazio I “detriti spaziali” come concetto puramente teorico sono nati essenzialmente immediatamente dopo il lancio dei primi satelliti artificiali della Terra alla fine degli anni '50.
Ha ricevuto lo status ufficiale a livello internazionale dopo il rapporto del Segretario generale delle Nazioni Unite intitolato "L'impatto delle attività spaziali sull'ambiente" del 10 dicembre 1993.
In cosa consiste?
Attualmente, nella regione del basso vicino alla Terraorbite (LEO) fino ad altitudini di circa 2.000 km, si contano, secondo varie stime, circa 220mila (300mila secondo l'Ufficio delle Nazioni Unite per gli affari spaziali extra-atmosferici, ottobre 2009) oggetti di fabbricazione umana con una massa totale fino a 5.000 tonnellate.
Sulla base di stime statistiche, si conclude che il numero totale di tali oggetti con un diametro superiore a 1 cm è piuttosto incerto e può raggiungere 60-100 mila.
Solo una piccola parte di loro (circa il 10%) lo erarilevati, tracciati e catalogati utilizzando radar terrestri e mezzi ottici. Ad esempio, nel 2013, il catalogo del Comando strategico degli Stati Uniti conteneva 16.600 oggetti (per lo più più grandi di 10 cm), la maggior parte dei quali sono stati creati dall’URSS, dagli Stati Uniti e dalla Cina.
Catalogo russo, GIATs ASPOS OKP (TsNIIMash),conteneva 15,8 mila oggetti di detriti spaziali nell'agosto 2014 e in totale c'erano più di 17,1 mila oggetti (compresi i satelliti in funzione) nelle orbite vicine alla Terra, una collisione con uno qualsiasi dei quali avrebbe portato alla completa distruzione del veicolo spaziale.
Circa il 6% degli oggetti monitorati è attivo;circa il 22% degli oggetti ha cessato di funzionare; Il 17% sono spesi stadi superiori e booster di veicoli di lancio e circa il 55% sono rifiuti, elementi tecnologici associati ai lanci e detriti da esplosioni e frammentazione.
La maggior parte di questi oggetti si trovano in orbite ad alta inclinazione i cui piani si intersecano, quindi la velocità media relativa del loro reciproco passaggio è di circa 10 km/s.
A causa dell'enorme riserva di energia cineticauna collisione di uno qualsiasi di questi oggetti con un veicolo spaziale attivo potrebbe danneggiarlo o addirittura disattivarlo. Un esempio è la prima collisione di satelliti artificiali: Kosmos-2251 e Iridium 33, avvenuta il 10 febbraio 2009; di conseguenza, entrambi i satelliti sono crollati completamente, formando oltre 600 detriti.
Le aree più contaminate sono quelle delle orbite attorno alla Terra, che sono più spesso utilizzate per il funzionamento dei veicoli spaziali. Si tratta di LEO, orbita geostazionaria (GSO) e orbite sincrone (SSO).
Modello computerizzato della distribuzione degli oggetti spaziali nello spazio vicino alla Terra, secondo la descrizione della NASA il 95% di loro sono detriti
Perché i detriti spaziali sono pericolosi?
Oggetti di grandi dimensioni situati in bassonelle orbite vicine alla Terra, rallenta gradualmente e dopo un po 'di tempo entra nell'atmosfera. Alcuni dei loro frammenti raggiungono la superficie del pianeta. Piccoli oggetti di detriti spaziali cadono negli strati densi dell'atmosfera quasi ogni giorno, oggetti più grandi - più volte al mese. Secondo Nicholas Johnson (NASA), frammenti di satelliti o razzi raggiungono la superficie quasi ogni anno.
- Caduta dell'oggetto WT1190F
Il 13 novembre 2015, uno deiframmenti di un razzo che in precedenza aveva partecipato al programma lunare. Un frammento con una dimensione di 1–2 me una densità di 0,1 g/cm³ è entrato nell'atmosfera nella regione dell'Oceano Indiano a circa 60 km dalla costa dello Sri Lanka.
Secondo alcune opinioni, questa è stata la primaun caso registrato di detriti spaziali che ritornano sulla Terra da un'orbita ellittica alta, il cui apogeo è circa 2 volte la distanza dalla Luna alla Terra. L'oggetto WT1190F è entrato nell'atmosfera terrestre il 13 novembre, dove è bruciato in sicurezza.
- Asteroide della spazzatura
Secondo gli scienziati, un corpo celeste si sta muovendo verso la Terra,di origine terrena. Gli scienziati dell'Agenzia spaziale nazionale statunitense notano che un corpo celeste di origine artificiale si avvicinerà alla Terra ad una distanza pari al 10% della distanza dalla Terra alla Luna. Ciò è diventato noto all'inizio di febbraio 2021.
Agenzia aerospaziale nazionale statunitensericonobbe l '"asteroide" come un frammento del veicolo di lancio Centaur della missione Surveyor 2. I detriti spaziali divennero un satellite artificiale del nostro pianeta, intrappolato dalla gravità. Gli scienziati, dopo aver effettuato la modellazione, hanno scoperto che il frammento del razzo lascerà presto l'orbita terrestre, avvicinandosi estremamente ravvicinato.
Vale la pena notare che l'asteroide artificiale vola nello spazio da molto tempo, da quando Surveyor 2 è stato lanciato nel 1966. Gli scienziati devono ancora scoprire se questo è effettivamente il caso.
Metodi per pulire e distruggere i detriti spaziali
Misure pratiche efficaci per la distruzionei detriti spaziali in orbite superiori a 600 km (dove l'effetto purificante della frenata sull'atmosfera non influisce) non sono ancora stati sviluppati all'attuale livello di sviluppo tecnologico dell'umanità.
Sono stati presi in considerazione anche progetti satellitari,evaporando i detriti con un potente raggio laser o cambiando la loro orbita con raggi ionici, che dovrebbero rallentare i detriti per il loro ingresso nell'atmosfera con combustione parziale o completa in essa o, nel caso di dispositivi in orbita geostazionaria, portarli in un seppellimento orbita, o laser a terra (scopa laser), o un dispositivo che raccoglierà i rifiuti per ulteriori lavorazioni.
Allo stesso tempo, l'urgenza del compito di garantiresicurezza dei voli spaziali nelle condizioni di inquinamento tecnogeno dello spazio near-earth (OKP) e riduzione del pericolo per gli oggetti sulla Terra in caso di ingresso incontrollato di oggetti spaziali negli strati densi dell'atmosfera e la loro caduta sulla Terra è in aumento rapidamente.
La cooperazione internazionale per risolvere il problema dei "detriti spaziali" si sta sviluppando nelle seguenti aree prioritarie:
- Monitoraggio ambientale di OKP, inclusa l'area dell'orbita geostazionaria (GSO): osservazione di "detriti spaziali" e mantenimento di un catalogo di oggetti di "detriti spaziali".
- Modellazione matematica dello "spaziodebris "e la creazione di sistemi informativi internazionali per la previsione dei detriti del PCN e del suo pericolo per i voli spaziali, nonché supporto informativo per eventi di avvicinamento pericoloso di SO e il loro ingresso incontrollato negli strati densi dell'atmosfera.
- Sviluppo di metodi e mezzi per proteggere i veicoli spaziali dall'impatto di particelle ad alta velocità di "detriti spaziali".
- Sviluppo e attuazione di misure volte a ridurre la contaminazione dell'area dei rifiuti.
Ricerca e tracciamento di detriti spaziali
Esistono molti strumenti per monitorare le orbite vicine alla Terra per cercare oggetti al suo interno. Possono essere suddivisi in radar e ottici.
È possibile anche il rilevamento di oggetti orbitalifunzione aggiuntiva di strumenti universali per l'esplorazione spaziale o sistemi di difesa. Esistono numerosi strumenti specializzati.
L'URSS e gli Stati Uniti hanno creato potenti strumenti di tracciamento spaziale. Esistono anche una serie di strumenti specializzati in Europa e in altri paesi.
Esistono numerosi programmi nazionali per il monitoraggio di oggetti vicini alla Terra e per la mitigazione dei detriti spaziali. Il comitato di coordinamento dei detriti spaziali inter-agenzie è stato creato per coordinare le loro attività.
- Motore allo iodio
Una piccola ma potenzialmente utile innovazione potrebbe aiutare a ripulire i cieli dai detriti spaziali: consentirebbe ai piccoli satelliti di autodistruggersi facilmente e in modo economico alla fine della loro missione.
La tecnologia utilizza un nuovo carburante, lo iodioun motore elettrico che controlla l'altezza del satellite sopra la Terra. Lo iodio costa meno e utilizza tecnologie più semplici rispetto ai combustibili tradizionali. A differenza di molti combustibili per razzi tradizionali, lo iodio non è tossico e rimane solido a temperatura e pressione ambiente. Questo rende più facile ed economico lavorare sulla Terra.
Quando riscaldato, si trasforma in gas senza passareattraverso la fase liquida, rendendolo ideale per un semplice sistema di propulsione. Inoltre, è più denso del carburante tradizionale, quindi occupa meno spazio a bordo del satellite.
- Nave spaziale garbage collector
Gli scienziati russi hanno proposto di liberare l'orbita terrestre bassa utilizzando un veicolo spaziale. Ci sono moduli speciali con motori a bordo.
Questi moduli verranno allegati agli oggettidetriti spaziali e allontanarli. Per quanto riguarda l’orbita geostazionaria, il modo migliore per liberarla sarebbe trainare un veicolo spaziale, dicono gli scienziati.
Il suo compito è trasportare i detriti spaziali nell '"orbita di distruzione" (600 km di altezza, dove gli oggetti vengono gradualmente distrutti dalla frenata contro l'atmosfera).
Proposta di assemblaggio di veicolo spazialesquadra per ripulire le orbite vicine alla Terra, ha una lunghezza di 11,5 m, un diametro di 3 me un peso di poco più di 4 tonnellate. Un tale collezionista può trasportare da 8 a 12 moduli con motori a bordo.
Per spostare gli stadi di una nave passeggeri saranno necessari da 50 a 70 kg di carburante, per trasportare uno stadio Zenit-2 del peso di 9 tonnellate - circa 350. Il peso totale di un tale assemblatore all'inizio sarà compreso tra 8 e 12 tonnellate.
Gli acceleratori moderni possono facilmente dedurlocarico a qualsiasi orbita fino a 1000 km. Dopo che il collettore ha esaurito i moduli, si unirà all'ultimo stadio del booster, si sposterà con esso nell'atmosfera superiore e brucerà.
- Startup giapponese per la pulizia dei rifiuti
La startup giapponese prevede di lanciare dispositivi in grado di trovare ed eliminare i detriti spaziali a partire da marzo 2021. Se tutto va bene, invieranno una missione completa.
La startup giapponese Astroscale ha inviato la sua navicella spaziale ELSA-d al cosmodromo di Baikonur in Kazakistan. Lì, gli ingegneri lo integreranno con il razzo Soyuz, il cui lancio è previsto per marzo 2021.
La compagnia ha notato che questo è il volo più importante perloro, in quanto questa è la prima dimostrazione della tecnologia di abbattimento dei detriti dell'azienda, un problema critico nella sostenibilità delle attività spaziali.
Il dispositivo di piccole dimensioni dimostrerà le tecnologie chiave: il targeting, che aiuterà a localizzare i detriti utilizzando un sensore di targeting basato su GPS.
Questi dati verranno utilizzati da un cosiddetto satellite "di servizio", in grado di intercettare un frammento di detriti spaziali.
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