เศษซากอวกาศรวมตัวกันเป็น "ดาวเคราะห์น้อย" และสามารถคุกคามโลกได้ จะจัดการกับมันอย่างไร?

ขยะอวกาศคืออะไร?

เศษอวกาศหมายถึงวัตถุประดิษฐ์ทั้งหมดและของเหล่านั้น

ชิ้นส่วนในอวกาศที่มีข้อบกพร่องอยู่แล้วนั้นไม่ใช่และจะไม่สามารถให้บริการตามวัตถุประสงค์ที่เป็นประโยชน์ใดๆ ได้อีกต่อไป แต่เป็นปัจจัยอันตรายที่ส่งผลต่อการทำงานของยานอวกาศ โดยเฉพาะยานอวกาศที่มีคนขับ

ในบางกรณีมีขนาดใหญ่หรือมีบนเรือวัสดุที่เป็นอันตราย (นิวเคลียร์สารพิษ ฯลฯ ) วัตถุของเศษอวกาศอาจก่อให้เกิดอันตรายโดยตรงต่อโลกด้วยการหลุดวงโคจรที่ไม่สามารถควบคุมได้การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์เมื่อผ่านชั้นบรรยากาศของโลกที่หนาแน่นและเศษซากที่ตกลงมาสู่การตั้งถิ่นฐาน , โรงงานอุตสาหกรรม, การคมนาคมขนส่ง

ปัญหาการปนเปื้อนในอวกาศใกล้โลก"เศษอวกาศ" อวกาศซึ่งเป็นแนวคิดทางทฤษฎีล้วนๆ เกิดขึ้นทันทีหลังจากการปล่อยดาวเทียมโลกเทียมดวงแรกในช่วงปลายทศวรรษที่ 50

ได้รับสถานะอย่างเป็นทางการในระดับสากลหลังจากรายงานของเลขาธิการสหประชาชาติเรื่อง "ผลกระทบของกิจกรรมอวกาศต่อสิ่งแวดล้อม" เมื่อวันที่ 10 ธันวาคม พ.ศ. 2536 

ประกอบด้วยอะไรบ้าง?

ในปัจจุบันในภูมิภาคของวงโคจรโลกต่ํา (LEO) ถึงระดับความสูงของจากการประมาณการต่างๆมีประมาณ 2,000 กม.(300,000 ตามสํานักงานกิจการอวกาศแห่งสหประชาชาติ ตุลาคม 2009) ของวัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้นซึ่งมีมวลรวมสูงสุด 5,000 ตัน

จากการประมาณการทางสถิติสรุปได้ว่าจำนวนทั้งหมดของวัตถุดังกล่าวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 1 ซม. นั้นค่อนข้างไม่แน่นอนและสามารถสูงถึง 60–100,000

มีเพียงส่วนเล็ก ๆ เท่านั้น (ประมาณ 10%) เท่านั้นตรวจพบ ติดตาม และจัดทำรายการโดยใช้เรดาร์ภาคพื้นดินและวิธีการทางแสง ตัวอย่างเช่น ในปี 2013 แค็ตตาล็อกของกองบัญชาการยุทธศาสตร์สหรัฐฯ มีวัตถุ 16,600 ชิ้น (ส่วนใหญ่มีขนาดใหญ่กว่า 10 ซม.) ซึ่งส่วนใหญ่สร้างโดยสหภาพโซเวียต สหรัฐอเมริกา และจีน

แคตตาล็อกรัสเซีย GIATs ASPOS OKP (TsNIIMash)มีเศษซากอวกาศ 15.8 พันชิ้นในเดือนสิงหาคม 2014 และมีวัตถุมากกว่า 17.1 พันดวง (รวมถึงดาวเทียมปฏิบัติการ) ในวงโคจรใกล้โลกการชนกับสิ่งใด ๆ ที่จะนำไปสู่การทำลายยานอวกาศอย่างสมบูรณ์

มีการใช้งานวัตถุที่ตรวจสอบประมาณ 6%ประมาณ 22% ของวัตถุหยุดทำงาน 17% ถูกใช้ไปในขั้นตอนบนและตัวเร่งของยานเปิดตัวและประมาณ 55% เป็นของเสียองค์ประกอบทางเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการเปิดตัวและเศษซากจากการระเบิดและการแยกส่วน

วัตถุเหล่านี้ส่วนใหญ่อยู่ในวงโคจรที่มีความเอียงสูงซึ่งมีระนาบตัดกัน ดังนั้นความเร็วสัมพัทธ์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่เข้าหากันจึงอยู่ที่ประมาณ 10 กม./วินาที

เนื่องจากพลังงานจลน์สำรองไว้มากการชนกันของวัตถุใด ๆ เหล่านี้กับยานอวกาศที่ใช้งานอยู่อาจทำให้เกิดความเสียหายหรือแม้กระทั่งปิดการใช้งาน ตัวอย่างคือการชนกันครั้งแรกของดาวเทียมเทียม: Kosmos-2251 และ Iridium 33 ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 10 กุมภาพันธ์ 2552 เป็นผลให้ดาวเทียมทั้งสองพังทลายลงอย่างสมบูรณ์กลายเป็นเศษซากมากกว่า 600 ชิ้น

พื้นที่ที่ปนเปื้อนมากที่สุดคือวงโคจรรอบโลกซึ่งส่วนใหญ่มักใช้ในการทำงานของยานอวกาศ ได้แก่ LEO วงโคจร geostationary (GSO) และวงโคจรซิงโครนัสดวงอาทิตย์ (SSO)

แบบจำลองคอมพิวเตอร์ของการกระจายของวัตถุอวกาศในอวกาศใกล้โลกตามคำอธิบายของ NASA 95% ของพวกมันเป็นเศษซาก

เหตุใดขยะอวกาศจึงเป็นอันตราย

วัตถุขนาดใหญ่ตั้งอยู่ในที่ต่ำในวงโคจรใกล้โลกจะค่อยๆช้าลงและหลังจากนั้นสักครู่ก็เข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ชิ้นส่วนของพวกมันบางส่วนถึงพื้นผิวของดาวเคราะห์ เศษขยะอวกาศวัตถุขนาดเล็กตกลงไปในชั้นบรรยากาศหนาแน่นเกือบทุกวันวัตถุขนาดใหญ่ - หลายครั้งต่อเดือน จากข้อมูลของนิโคลัสจอห์นสัน (NASA) ชิ้นส่วนของดาวเทียมหรือจรวดขึ้นสู่ผิวน้ำเกือบทุกปี

• การตกของวัตถุ WT1190F

เมื่อวันที่ 13 พฤศจิกายน 2558 หนึ่งในเศษจรวดที่เคยเข้าร่วมในโครงการดวงจันทร์ ชิ้นส่วนที่มีขนาด 1–2 ม. และความหนาแน่น 0.1 ก./ซม. เข้าสู่ชั้นบรรยากาศในภูมิภาคมหาสมุทรอินเดีย ซึ่งอยู่ห่างจากชายฝั่งศรีลังกาประมาณ 60 กม.

ตามความคิดเห็นบางส่วนนี่เป็นครั้งแรกกรณีที่บันทึกไว้ของขยะอวกาศที่กลับมายังโลกจากวงโคจรรูปไข่สูงซึ่งอยู่ห่างจากดวงจันทร์ถึงโลกประมาณ 2 เท่า วัตถุ WT1190F เข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกเมื่อวันที่ 13 พฤศจิกายนซึ่งถูกเผาไหม้อย่างปลอดภัย

• ดาวเคราะห์น้อยขยะ

ตามที่นักวิทยาศาสตร์ระบุ เทห์ฟากฟ้ากำลังเคลื่อนมายังโลกของต้นกำเนิดของโลก นักวิทยาศาสตร์จากองค์การอวกาศแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาตั้งข้อสังเกตว่าเทห์ฟากฟ้าที่มีต้นกำเนิดเทียมจะเข้าใกล้โลกในระยะห่างเท่ากับ 10% ของระยะทางจากโลกถึงดวงจันทร์ เรื่องนี้เป็นที่รู้จักเมื่อต้นเดือนกุมภาพันธ์ 2021 

สำนักงานการบินและอวกาศแห่งชาติของสหรัฐอเมริกายอมรับว่า "ดาวเคราะห์น้อย" เป็นส่วนหนึ่งของยานส่งยานอวกาศ Centaur ของภารกิจ Surveyor 2 เศษอวกาศกลายเป็นดาวเทียมเทียมของโลกของเราซึ่งติดอยู่ด้วยแรงโน้มถ่วง นักวิทยาศาสตร์ได้ดำเนินการสร้างแบบจำลองแล้ว พบว่าชิ้นส่วนจรวดจะออกจากวงโคจรของโลกในไม่ช้า และเข้าใกล้อย่างมาก

เป็นที่น่าสังเกตว่าดาวเคราะห์น้อยเทียมบินอยู่ในอวกาศเป็นเวลานานนับตั้งแต่ Surveyor 2 เปิดตัวในปีพ. ศ. 2509 นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบว่าเป็นเช่นนั้นจริงหรือไม่

วิธีการทำความสะอาดและทำลายขยะอวกาศ

มาตรการเชิงปฏิบัติที่มีประสิทธิภาพสำหรับการทำลายล้างเศษอวกาศในวงโคจรมากกว่า 600 กม. (ซึ่งผลการทำความสะอาดของการเบรกบนชั้นบรรยากาศไม่ส่งผลกระทบ) ยังไม่ได้รับการพัฒนาในระดับการพัฒนาทางเทคโนโลยีของมนุษยชาติในปัจจุบัน

โครงการดาวเทียมก็ได้รับการพิจารณาเช่นกันการระเหยของเศษซากด้วยลำแสงเลเซอร์อันทรงพลังหรือการเปลี่ยนวงโคจรของพวกมันด้วยลำแสงไอออนซึ่งควรจะชะลอการเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของเศษซากด้วยการเผาไหม้บางส่วนหรือทั้งหมดหรือในกรณีของอุปกรณ์ในวงโคจรค้างฟ้าให้นำพวกมันไปฝังศพ วงโคจรหรือเลเซอร์ภาคพื้นดิน (Laser broom) หรืออุปกรณ์ที่จะรวบรวมของเสียเพื่อนำไปแปรรูปต่อไป

ในเวลาเดียวกันความเร่งด่วนของงานในการสร้างความมั่นใจความปลอดภัยของการบินในอวกาศในสภาวะมลพิษทางเทคนิคของอวกาศใกล้โลก (OKP) และการลดอันตรายของวัตถุบนโลกในกรณีที่วัตถุอวกาศเข้าสู่ชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นอย่างไม่มีการควบคุมและการตกลงมายังโลกกำลังเพิ่มขึ้น อย่างรวดเร็ว

ความร่วมมือระหว่างประเทศเพื่อแก้ไขปัญหา "ขยะอวกาศ" กำลังพัฒนาในประเด็นสำคัญดังต่อไปนี้:

• การตรวจสอบสภาพแวดล้อมของ OKP รวมถึงพื้นที่ของวงโคจร geostationary (GSO): การสังเกต "ขยะอวกาศ" และการดูแลรักษารายการวัตถุของ "ขยะอวกาศ"
• การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของ "spaceเศษซาก "และการสร้างระบบข้อมูลระหว่างประเทศเพื่อคาดการณ์เศษซากของ NCP และอันตรายจากการบินในอวกาศตลอดจนการสนับสนุนข้อมูลสำหรับเหตุการณ์ที่อันตรายของ SOs และการเข้าสู่ชั้นบรรยากาศที่ไม่สามารถควบคุมได้
• การพัฒนาวิธีการและวิธีการปกป้องยานอวกาศจากผลกระทบของอนุภาคความเร็วสูงของ "ขยะอวกาศ"
• การพัฒนาและดำเนินมาตรการเพื่อลดการปนเปื้อนในพื้นที่ขยะ

ค้นหาและติดตามเศษอวกาศ

มีเครื่องมือมากมายในการติดตามวงโคจรใกล้โลกเพื่อค้นหาวัตถุในนั้น พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นเรดาร์และออปติคอล

การตรวจจับวัตถุในวงโคจรก็สามารถทำได้เช่นกันฟังก์ชั่นเพิ่มเติมของเครื่องมือสากลสำหรับการสำรวจอวกาศหรือระบบการป้องกัน มีเครื่องมือพิเศษมากมาย

สหภาพโซเวียตและสหรัฐอเมริกาได้สร้างเครื่องมือติดตามอวกาศอันทรงพลัง นอกจากนี้ยังมีเครื่องมือเฉพาะทางอีกจำนวนหนึ่งในยุโรปและประเทศอื่นๆ

มีโครงการระดับชาติจำนวนมากสำหรับการติดตามวัตถุใกล้โลกและการลดขยะอวกาศ คณะกรรมการประสานงานด้านเศษซากอวกาศระหว่างหน่วยงานถูกสร้างขึ้นเพื่อประสานงานกิจกรรมของพวกเขา

• เครื่องยนต์ไอโอดีน

นวัตกรรมเล็กๆ แต่อาจมีประโยชน์สามารถช่วยเคลียร์ท้องฟ้าจากเศษขยะอวกาศได้ โดยจะช่วยให้ดาวเทียมขนาดเล็กทำลายตัวเองได้ในราคาถูกและง่ายดายเมื่อสิ้นสุดภารกิจ

เทคโนโลยีนี้ใช้เชื้อเพลิงใหม่ - ไอโอดีน - ในมอเตอร์ไฟฟ้าที่ควบคุมความสูงของดาวเทียมเหนือพื้นโลก ไอโอดีนมีราคาถูกกว่าและใช้เทคโนโลยีที่เรียบง่ายกว่าเชื้อเพลิงแบบเดิม ซึ่งแตกต่างจากเชื้อเพลิงจรวดทั่วไปไอโอดีนไม่เป็นพิษและยังคงแข็งตัวที่อุณหภูมิห้องและความดัน ทำให้การทำงานบนโลกง่ายขึ้นและถูกลง

เมื่อได้รับความร้อนจะเปลี่ยนเป็นก๊าซโดยไม่ผ่านผ่านเฟสของเหลวทำให้เหมาะสำหรับระบบขับเคลื่อนแบบธรรมดา นอกจากนี้ยังมีความหนาแน่นมากกว่าเชื้อเพลิงแบบเดิมดังนั้นจึงใช้พื้นที่น้อยกว่าบนดาวเทียม

• คนเก็บขยะยานอวกาศ

นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียเสนอให้เคลียร์วงโคจรโลกต่ำของโลกโดยใช้ยานอวกาศ มีโมดูลพิเศษพร้อมเครื่องยนต์อยู่บนเครื่อง

โมดูลเหล่านี้จะแนบไปกับวัตถุเศษอวกาศและเคลื่อนย้ายออกไป สำหรับวงโคจรค้างฟ้านั้น วิธีที่นิยมใช้ในการเคลียร์วงโคจรคือการลากยานอวกาศ นักวิทยาศาสตร์กล่าว

ภารกิจของมันคือการขนส่งวัตถุเศษซากอวกาศไปยัง "วงโคจรการทำลายล้าง" (ความสูง 600 กม. ซึ่งวัตถุต่างๆจะค่อยๆถูกทำลายจากการเบรกกับชั้นบรรยากาศ)

เสนอยานอวกาศประกอบทีมทำความสะอาดวงโคจรใกล้โลก มีความยาว 11.5 ม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 3 ม. และหนักเพียง 4 ตันเท่านั้น ตัวสะสมดังกล่าวสามารถบรรทุกโมดูลได้ตั้งแต่ 8 ถึง 12 โมดูลโดยมีเครื่องยนต์อยู่บนเรือ

ในการเคลื่อนย้ายขั้นของเรือโดยสารจะต้องใช้เชื้อเพลิงตั้งแต่ 50 ถึง 70 กิโลกรัมเพื่อขนส่งเวที Zenit-2 ที่มีน้ำหนัก 9 ตัน - ประมาณ 350 น้ำหนักรวมของผู้ประกอบดังกล่าวเมื่อเริ่มต้นจะอยู่ที่ 8 ถึง 12 ตัน

เครื่องเร่งความเร็วสมัยใหม่สามารถอนุมานได้อย่างง่ายดายขนส่งสินค้าไปยังวงโคจรใด ๆ ที่สูงถึง 1,000 กม. หลังจากที่ตัวสะสมหมดโมดูลมันจะเข้าร่วมขั้นตอนสุดท้ายของบูสเตอร์ย้ายไปที่บรรยากาศชั้นบนและเผาไหม้

• การเริ่มต้นของญี่ปุ่นในการทำความสะอาดขยะ

การเริ่มต้นของญี่ปุ่นมีแผนจะเปิดตัวอุปกรณ์ที่จะค้นหาและกำจัดขยะอวกาศตั้งแต่เดือนมีนาคม 2564 หากทุกอย่างเป็นไปด้วยดีพวกเขาจะส่งภารกิจเต็มรูปแบบ

Astroscale สตาร์ทอัพสัญชาติญี่ปุ่นส่งยานอวกาศ ELSA-d ไปยัง Baikonur Cosmodrome ในคาซัคสถาน ที่นั่น วิศวกรจะรวมมันเข้ากับจรวดโซยุซ ซึ่งมีกำหนดเปิดตัวในเดือนมีนาคม 2021

บริษัท ตั้งข้อสังเกตว่านี่เป็นเที่ยวบินที่สำคัญที่สุดสำหรับเนื่องจากนี่เป็นการสาธิตเทคโนโลยีการลดเศษซากของ บริษัท เป็นครั้งแรกซึ่งเป็นประเด็นสำคัญในความยั่งยืนของกิจกรรมอวกาศ

อุปกรณ์ขนาดเล็กจะสาธิตเทคโนโลยีหลัก: การกำหนดเป้าหมาย ซึ่งจะช่วยค้นหาเศษซากโดยใช้เซ็นเซอร์กำหนดเป้าหมายที่ใช้ GPS

ข้อมูลนี้จะถูกใช้โดยดาวเทียมที่เรียกว่า "บริการ" ซึ่งสามารถสกัดกั้นเศษชิ้นส่วนอวกาศได้

อ่านเพิ่มเติม

ดูภาพดาวอังคาร 8 ล้านล้านพิกเซล

นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาทดแทนทฤษฎีสัมพัทธภาพ อะไรคือสาระสำคัญของ "ทฤษฎีของทุกสิ่ง"?

การทำแท้งกับวิทยาศาสตร์: จะเกิดอะไรขึ้นกับเด็กที่จะคลอด