Čo je vesmírny odpad?
Vesmírny odpad sa vzťahuje na všetky umelé objekty a ich
V niektorých prípadoch veľké alebo obsahujúcena palube môžu nebezpečné (jadrové, toxické atď.) materiály, predmety vesmírneho odpadu predstavovať priame nebezpečenstvo pre Zem - svojou nekontrolovanou obežnou dráhou, neúplným spaľovaním pri prechode hustými vrstvami zemskej atmosféry a padaním trosiek na sídla , priemyselné zariadenia, dopravné komunikácie.
Problém kontaminácie blízkozemského priestoruvesmírny „vesmírny odpad“ ako čisto teoretický koncept vznikol v podstate bezprostredne po vypustení prvých umelých satelitov Zeme koncom 50. rokov.
Oficiálny štatút na medzinárodnej úrovni získala po správe generálneho tajomníka OSN s názvom „Vplyv vesmírnych aktivít na životné prostredie“ z 10. decembra 1993.
Z čoho sa skladá?
V súčasnosti v oblasti nízkej blízkosti Zemeobežných dráh (LEO) do výšok okolo 2 000 km sa nachádza podľa rôznych odhadov okolo 220 tisíc (300 tisíc podľa Úradu OSN pre vesmírne záležitosti, október 2009) umelých objektov s celkovou hmotnosťou do 5000 ton.
Na základe štatistických odhadov sa dospelo k záveru, že celkový počet takýchto objektov s priemerom viac ako 1 cm je dosť neistý a môže dosiahnuť 60 - 100 tisíc.
Len malá časť z nich (asi 10 %) boladetekované, sledované a katalogizované pomocou pozemných radarov a optických prostriedkov. Napríklad od roku 2013 obsahoval katalóg US Strategic Command 16 600 objektov (väčšinou väčších ako 10 cm), z ktorých väčšinu vytvorili ZSSR, USA a Čína.
Ruský katalóg, GIATs ASPOS OKP (TsNIIMash),obsahovala v auguste 2014 15,8 tisíc objektov vesmírneho odpadu a celkovo sa na obežných dráhach Zeme nachádzalo viac ako 17,1 tisíc objektov (vrátane prevádzkových družíc), pričom zrážka s ktorýmkoľvek z nich povedie k úplnému zničeniu kozmickej lode.
Asi 6% monitorovaných objektov je aktívnych;asi 22% objektov ukončilo svoju činnosť; 17% sa vynakladá na horné stupne a zosilňovače nosných rakiet a asi 55% tvorí odpad, technologické prvky spojené so štartmi a odpad z výbuchov a fragmentácie.
Väčšina týchto objektov je na dráhach s vysokým sklonom, ktorých roviny sa pretínajú, takže priemerná relatívna rýchlosť ich vzájomného prechodu je asi 10 km/s.
Kvôli obrovskej rezerve kinetickej energiezrážka ktoréhokoľvek z týchto objektov s aktívnou kozmickou loďou by ju mohla poškodiť alebo dokonca znefunkčniť. Príkladom je prvá zrážka umelých satelitov: Kosmos-2251 a Iridium 33, ku ktorej došlo 10. februára 2009; vo výsledku sa oba satelity úplne zrútili a vytvorili viac ako 600 trosiek.
Najkontaminovanejšími oblasťami sú tie na obežných dráhach okolo Zeme, ktoré sa najčastejšie používajú na prevádzku kozmických lodí. Jedná sa o LEO, geostacionárnu dráhu (GSO) a slnečno-synchrónne dráhy (SSO).
Počítačový model distribúcie vesmírnych objektov v blízkozemskom vesmíre, podľa popisu NASA je 95% z nich zvyškov
Prečo sú vesmírne trosky nebezpečné?
Veľké predmety umiestnené na nízkej úrovniobežné dráhy Zeme, postupne spomaľujú a po určitom čase vstupujú do atmosféry. Niektoré z ich fragmentov sa dostanú na povrch planéty. Malé objekty vesmírneho odpadu padajú do hustých vrstiev atmosféry takmer denne, zatiaľ čo väčšie objekty - niekoľkokrát za mesiac. Podľa Nicholasa Johnsona z NASA sa úlomky satelitov alebo rakiet dostávajú na povrch takmer každý rok.
- Pád objektu WT1190F
Dňa 13. novembra 2015 sa jedna zúlomky rakety, ktorá sa predtým zúčastnila lunárneho programu. Úlomok s veľkosťou 1–2 ma hustotou 0,1 g/cm³ sa dostal do atmosféry v oblasti Indického oceánu približne 60 km od pobrežia Srí Lanky.
Podľa niektorých názorov to bol prvýzaznamenaný prípad vesmírneho odpadu, ktorý sa vracia na Zem z vysokej eliptickej obežnej dráhy, ktorej apogea je približne 2-násobkom vzdialenosti od Mesiaca k Zemi. Objekt WT1190F vstúpil do zemskej atmosféry 13. novembra, kde bezpečne zhorel.
- Odpadkový asteroid
Podľa vedcov sa nebeské teleso pohybuje smerom k Zemi,zemského pôvodu. Vedci z americkej Národnej vesmírnej agentúry poznamenávajú, že nebeské teleso umelého pôvodu sa priblíži k Zemi na vzdialenosť rovnajúcu sa 10 % vzdialenosti od Zeme k Mesiacu. Toto sa stalo známym začiatkom februára 2021.
Americká národná agentúra pre letectvo a vesmírrozpoznal „asteroid“ ako fragment nosnej rakety Centaur z misie Surveyor 2 Vesmírny odpad sa stal umelým satelitom našej planéty, uväzneným gravitáciou. Vedci, ktorí vykonali modelovanie, zistili, že fragment rakety čoskoro opustí obežnú dráhu Zeme, čím sa veľmi priblíži.
Stojí za zmienku, že umelý asteroid lietal vo vesmíre už dlho, odkedy bol v roku 1966 vypustený Surveyor 2. Vedci ešte musia zistiť, či je to skutočne tak.
Metódy čistenia a ničenia vesmírneho odpadu
Účinné praktické opatrenia na ničeniekozmický odpad na obežných dráhach viac ako 600 km (kde očistný účinok brzdenia na atmosféru neovplyvňuje) na súčasnej úrovni technologického rozvoja ľudstva ešte nebol vyvinutý.
Zvažovali sa aj satelitné projekty,odparovanie úlomkov pomocou silného laserového lúča alebo zmena ich obežnej dráhy iónovými lúčmi, ktoré by mali úlomky spomaliť pre ich vstup do atmosféry s čiastočným alebo úplným spálením v nej alebo v prípade zariadení na geostacionárnej dráhe ich zasypať orbit, alebo pozemné lasery (Laser metla), alebo zariadenie, ktoré bude zbierať odpad na ďalšie spracovanie.
Zároveň je naliehavá úloha zabezpečiťbezpečnosť vesmírnych letov v podmienkach technogénneho znečistenia priestoru blízkeho Zeme (OKP) a zníženie nebezpečenstva pre objekty na Zemi v prípade nekontrolovaného vstupu vesmírnych objektov do hustých vrstiev atmosféry a ich pád na Zem rastie rýchlo.
Medzinárodná spolupráca pri riešení problému „vesmírneho odpadu“ sa rozvíja v týchto prioritných oblastiach:
- Monitorovanie stavu životného prostredia OKP vrátane oblasti geostacionárnej obežnej dráhy (GSO): pozorovanie „vesmírneho odpadu“ a údržba katalógu objektov „vesmírneho odpadu“.
- Matematické modelovanie „priestorutrosky “a vytvorenie medzinárodných informačných systémov na predpovedanie trosiek NCP a ich nebezpečenstva pre lety do vesmíru, ako aj informačná podpora pri udalostiach nebezpečného prístupu SOs a ich nekontrolovaného vstupu do hustých vrstiev atmosféry.
- Vývoj metód a prostriedkov na ochranu vesmírnych vozidiel pred nárazom vysokorýchlostných častíc „vesmírneho odpadu“.
- Rozvoj a implementácia opatrení zameraných na zníženie kontaminácie odpadového územia.
Vyhľadávanie a sledovanie vesmírneho odpadu
Existuje mnoho nástrojov na monitorovanie obežných dráh v blízkosti Zeme s cieľom hľadať v nej objekty. Možno ich rozdeliť na radarové a optické.
Detekcia orbitálnych objektov môže byť tieždoplnková funkcia univerzálnych nástrojov na prieskum vesmíru alebo obranné systémy. Existuje množstvo špecializovaných nástrojov.
ZSSR a USA vytvorili výkonné nástroje na sledovanie vesmíru. V Európe a iných krajinách existuje aj množstvo špecializovaných nástrojov.
Existuje množstvo národných programov na sledovanie objektov blízko Zeme a zmierňovanie vesmírneho odpadu. Na koordináciu ich činností bol vytvorený Medziagentúrny koordinačný výbor pre vesmírne trosky.
- Jódový motor
Malá, ale potenciálne užitočná inovácia by mohla pomôcť vyčistiť oblohu od vesmírneho odpadu: umožnila by malým satelitom lacno a ľahko sa zničiť na konci svojej misie.
Táto technológia využíva nové palivo - jódelektrický motor, ktorý riadi výšku satelitu nad Zemou. Jód je lacnejší a využíva jednoduchšie technológie ako tradičné palivá. Na rozdiel od mnohých tradičných raketových palív je jód netoxický a zostáva tuhý pri izbovej teplote a tlaku. To uľahčuje a zlacňuje prácu na Zemi.
Po zahriatí sa bez prechodu zmení na plynkvapalnou fázou, čo je ideálne riešenie pre jednoduchý pohonný systém. Okrem toho je hustejšie ako tradičné palivo, takže na palube satelitu zaberá menej miesta.
- Zberač vesmírnych lodí
Ruskí vedci navrhli vyčistiť nízku obežnú dráhu Zeme pomocou kozmickej lode. Na palube sú špeciálne moduly s motormi.
Tieto moduly budú pripojené k objektomvesmírny odpad a presunúť ich preč. Pokiaľ ide o geostacionárnu obežnú dráhu, uprednostňovaným spôsobom, ako ju vyčistiť, by bolo ťahanie kozmickej lode, hovoria vedci.
Jeho úlohou je dopraviť predmety z vesmírneho odpadu na „ničiacu obežnú dráhu“ (vysokú 600 km, kde sa objekty postupne ničia pri brzdení proti atmosfére).
Navrhovaná montáž kozmickej lodetímu na čistenie obežných dráh v blízkosti Zeme, má dĺžku 11,5 m, priemer 3 m a hmotnosť niečo cez 4 tony. Takýto kolektor môže niesť 8 až 12 modulov s motormi na palube.
Na presun stupňov osobnej lode bude potrebných 50 až 70 kg paliva, na prepravu stupňa Zenit-2 s hmotnosťou 9 ton - asi 350. Celková hmotnosť takéhoto montážneho zariadenia na štarte bude od 8 do 12 ton.
Moderné urýchľovače také ľahko odvodianáklad na akúkoľvek obežnú dráhu do 1 000 km. Po vyčerpaní modulov kolektoru sa pripojí k poslednej fáze zosilňovača, presunie sa s ním do horných vrstiev atmosféry a zhorí.
- Japonský startup na čistenie odpadkov
Japonský startup plánuje uviesť na trh zariadenia, ktoré nájdu a odstránia vesmírne pozostatky od marca 2021. Ak všetko dobre dopadne, vyšlú plnú misiu.
Japonský startup Astroscale vyslal svoju kozmickú loď ELSA-d na kozmodróm Bajkonur v Kazachstane. Tam ho inžinieri integrujú s raketou Sojuz, ktorej štart je naplánovaný na marec 2021.
Spoločnosť poznamenala, že toto je najdôležitejší let pre spoločnosťje to prvá ukážka technológie spoločnosti na znižovanie trosiek, ktorá predstavuje zásadný problém v udržateľnosti vesmírnych aktivít.
Malé zariadenie predvedie kľúčové technológie: zameriavanie, ktoré pomôže lokalizovať úlomky pomocou zameriavacieho senzora založeného na GPS.
Tieto údaje použije takzvaný „služobný“ satelit, ktorý dokáže zachytiť kúsok vesmírneho odpadu.
Čítaj viac
Pozerajte sa na 8 biliónov pixelov z Marsu
Vedci vyvinuli náhradu za teóriu relativity. Čo je podstatou „teórie všetkého“?
Potraty a veda: čo sa stane s deťmi, ktoré budú rodiť