1. Звалище на небі - неприємності на Землі
2. Це хто ж тут смітить?
3. Вакансія космічного сміттяра все ще відкрита
4. Правила космічного руху

В кінці березня несподівано припинив свою роботу новий супутник зв'язку «Експрес-АМ11», в зв'язку з чим в східних регіонах Росії перервалася телевізійна трансляція і почалися серйозні перебої в роботі інтернету. За висновком експертної комісії, аварія була викликана «зовнішнім впливом якогось стороннього об'єкта». Швидше за все, цим загадковим «щось» став космічне сміття, хаотично обертається по орбіті Землі.

Вперше про масштабне забруднення космосу вчені заговорили в 1980-х, коли концентрація сміття на орбіті Землі досягла такої щільності, що балістики потрібно гарненько попрацювати, щоб безпечно розмістити серед нього той чи інший супутник. В останнє десятиліття ситуація тільки погіршилася. «Кількість сміття в навколоземному просторі настільки велике, що це створює реальну небезпеку для працюючих там автоматичних станцій. У найближчому майбутньому складності будуть наростати як снігова куля », - вважає старший науковий співробітник НДІ астрономії РАН Олександр Багров. Підстави для цього у нього дуже серйозні.

Звалище на небі - неприємності на Землі

В першу чергу від космічного сміття страждають, звичайно, об'єкти, що знаходяться на орбіті. «Служби наземного спостереження іноді фіксують зіткнення частинок космічного сміття один з одним, через що їх кількість множиться в геометричній прогресії, - розповідає голова комісії з проблем космічного сміття РАН, заступник директора Інституту прикладної математики ім. Келдиша Ефраїм Аким. - Дрібні фракції представляють не меншу небезпеку, ніж великі. Тільки уявіть великокаліберну кулю, що рухається зі швидкістю 8-10 км / с. При попаданні подібної частки в діючий космічний апарат сила зіткнення просто жахлива. Жоден корабель не витримає такого зіткнення. Якщо ж зіткнення відбулося, хмара уламків на орбіті розповзеться по всіх напрямах всього за пару тижнів, погрожуючи знищити і інших сусідів ».

Кратер на склі ілюмінатора шаттла Endeavour виник в результаті удару мікрочастинки космічного сміття, яким він врізався на високій швидкості в корабель.

І хоча ймовірність виведення з ладу орбітальних супутників космічним сміттям все ще вкрай мала, неприємні інциденти вже були, в тому числі з пілотованими космічними кораблями і орбітальними станціями.

У 1983 році екіпаж сумно знаменитого шаттла Challenger виявив на лобовому склі свого корабля невеликий слід від зіткнення зі стороннім предметом. Кратер був всього 2,5 мм в глибину і стільки ж в ширину, але змусив сильно похвилюватися інженерів NASA. Після приземлення корабля фахівці ретельно оглянули пошкодження і прийшли до висновку, що причиною зіткнення стала мікрочастинки фарби, що відшарувалася від якогось іншого космічного апарату. Постраждала від космічного сміття і радянська орбітальна станція «Салют-7», поверхня якої була буквально поцяткована мікроскопічними кратерами від зіткнення з частинками сміття. Щоб запобігти можливості подібних інцидентів надалі, станція «Мир» і прийшла їй на зміну МКС були оснащені екранами, які захищали населені модулі від зіткнень з дрібним сміттям. Втім, і це не допомогло. У червні 1999 року тоді ще безлюдна МКС мала всі шанси зіткнутися з уламком розгінного блоку однієї з ракет, вже довгі роки обертаються навколо Землі. На щастя, фахівцям російського Центру управління польотами (ЦУП) вдалося своєчасно скоригувати її орбіту, і уламок пролетів повз на відстані 6,5 км. У 2001 році МКС довелося робити спеціальний маневр, щоб не зіткнутися з семикілограмовим приладом, загубленим під час виходу у відкритий космос американськими астронавтами. З тих пір станція ухиляється від космічного сміття із завидною регулярністю, кілька разів на рік.

Сміттєвий пиріг На сьогоднішній день космічне сміття добре вивчений. Як відзначають вчені, він розподілений по орбітах шарами, немов начинка пирога. Це безпосередньо пов'язано з функціональним навантаженням на ту чи іншу орбіту. Чим вона зручніше, тим більше супутників на ній працюють. Через деякий час частина з них перетворюється в неживий металобрухт, який і забруднює простір, в якому ще недавно проходила їхнє життя. Перший пояс сміття знаходиться на висоті 850-1200 км від поверхні Землі. Саме тут рухається величезна кількість метеорологічних, військових, наукових супутників і зондів. Другий пояс забруднення лежить в районі геостаціонарних орбіт (понад 30 тис. Км). Зараз там знаходиться близько 800 об'єктів різних країн. Щороку до них приєднується 20-30 нових станцій.

Космічне сміття становить небезпеку і для далеких від космосу землян, падаючи на їхні голови в прямому сенсі цього слова. У 1978 році тайгові області на півночі Канади постраждали від падіння радянського супутника «Космос-594». Роком пізніше уламки американської космічної станції Skylab розсипалися над пустельними районами Австралії.

У 1964 році в ході невдалого запуску навігаційного супутника США з ядерними джерелами енергії на борту радіоактивні матеріали розсіялися над акваторією Індійського океану. Усі пам'ятають ситуація і зі станцією «Мир», затопленої у Тихому океані. Тоді у десятків тисяч жителів острівних держав трапився формений масовий психоз. Люди панічно боялися, що «російська громадина» звалиться їм прямо на голову. А ось для жителів Алтайського краю цей кошмар став реальністю. Саме над цим регіоном Росії пролягають траєкторії польоту ракет, що запускаються з Байконура, і саме сюди валяться уламки перших ступенів із залишками високотоксичного палива.

Але що ж являє собою космічне сміття? Звідки він береться?

Це хто ж тут смітить?

«Ситуація складається парадоксальна, - вважає Олександр Багров. - Чим більше ми запускаємо апаратів в космос, тим менш придатним для використання він стає ». І дійсно, за оцінками російських фахівців, в даний час в космосі знаходиться більше 10 тисяч літальних апаратів і супутників Землі, при цьому функціонують з них тільки 6%. Космічні апарати виходять з ладу із завидною регулярністю, а в результаті щільність космічного сміття на орбіті щорічно збільшується на 4%. В даний час навколо нашої планети обертається близько 70-150 тисяч об'єктів розміром від 1 до 10 см, часток же менше 1 см в діаметрі - мільйони. «І якщо на низьких орбітах, приблизно до 400 км, сміття пригальмовує про верхні шари атмосфери і з часом падає на Землю, то на геостаціонарних орбітах він може обертатися нескінченно довго», - продовжує Олександр Багров.

Свій внесок у справу збільшення космічного сміття вносять і розгінні блоки ракет, за допомогою яких супутники виводяться на геостаціонарні орбіти. В їх баках залишається приблизно 5-10% палива, яке досить летучо і легко перетворюється в пар, що нерідко призводить до потужних вибухів. Після декількох років перебування в космосі відслужили ступені ракет розлітаються на шматки, розкидаючи навколо себе «шрапнель» дрібних осколків. За останні роки в навколоземному просторі було зафіксовано 182 подібних феєрверку. Тільки один недавній вибух ступені індійської ракети-носія привів до утворення 300 великих уламків і незліченної безлічі дрібних, але не менш небезпечних об'єктів. Перші жертви вже були.

Найближче майбутнє: які відпрацювали своє космічні станції і супутники зв'язку почнуть падати на голови землян.

У липні 1996 року на висоті приблизно 660 км французький супутник зіткнувся з фрагментом третього ступеня французької ж ракети Arian, запущеної багато раніше. Відносна швидкість під час зіткнення становила близько 15 км / с, або близько 50 000 км / ч. Французькі балістики, прогавив на орбіті наближення свого ж великого об'єкта, потім довго кусали лікті, і було від чого. Подія не закінчилося великим міжнародним скандалом тільки тому, що обидва об'єкти мали французьке походження. Як же очистити орбіту від космічного сміття?

Вакансія космічного сміттяра все ще відкрита

«На жаль, на даний момент ефективних способів знищення космічного сміття не існує», - вважає Ефраїм Аким. На його думку, збирати уламки за допомогою американських шатлів шалено дорого, та й човники ось уже кілька років стоять на приколі. Ще більше безумство спалювати космічне сміття за допомогою лазера, оскільки розплавлений метал, остигаючи, перетвориться в смертоносну «шрапнель», яка розповзеться по орбіті, ще більше забруднивши космос. Замінити багатоступінчасті ракети багаторазовими системами теж поки не представляється можливим, занадто вже вони дорогі. «Звичайно, добре запускати і забирати супутники за допомогою літаючих тарілок. У будь-який момент злетів, зачепив його і сів назад на Землю, - сміється Ефраїм Аким. - На жаль, людство подібними технічними пристроями не має. Поки вони не з'явилися, нам треба усіма силами запобігати подальшому забрудненню космосу, інакше в майбутньому через небезпеку зустрічі з космічним сміттям його освоєння перетвориться в дуже ризикований захід ».

Єдине, що поки можуть запропонувати вчені, - ретельне картографування космічної звалища. Але і тут все не так просто. «На сьогоднішній день тільки дві держави в світі здатні ефективно відстежувати поведінку космічного сміття», - вважає головний балістик ЦУП Микола Іванов. Легко здогадатися, що це Росія і США, які, до слова сказати, є і головними «забруднювачами» космосу. «У нас, як і в Америці, існують унікальні наземні комплекси, що дозволяють виявляти на низьких орбітах шматочки до декількох сантиметрів у діаметрі, але необхідно також спільно розробляти заходи щодо їх нейтралізації. Було б непогано створити міжнародну систему стеження, об'єднати каталоги об'єктів, розробити загальну систему попереджень про ризики зіткнень, тільки в цьому випадку можна реально убезпечити польоти », - продовжує Микола Іванов. «Щоб на космічних дорогах не було аварій, необхідно виробити міжнародні правила космічного руху», - вторить йому Ефраїм Аким. Перші кроки в цьому напрямку вже зроблені.

Мовою цифр За даними Російської академії наук (РАН), близько 85%. космічного сміття доводиться на частку великих частин ракет і розгінних блоків, за допомогою яких штучні супутники Землі виводяться на орбіту, а також самі відпрацьовані супутники. Ще 12% сміття - це елементи конструкції, що відділяються в процесі запуску супутників і їх експлуатації. Все інше - дрібні фракції і осколки, що виникли в результаті їх зіткнення.

Правила космічного руху

«Запобіганням подальшого забруднення космічного простору займаються кілька міжнародних комісій, в тому числі під егідою ООН, - розповідає вчений секретар Ради з космосу РАН Олександр Алфьоров. - Правда, вони стикаються з неповороткістю ряду агентств, які надають перевагу все дуже ретельно зважити, перш ніж йти на співпрацю. Справа в тому, що багато супутники належать військовим відомствам і повну інформацію про них отримати досить складно. Не можна скидати з рахунків і комерційну сторону питання ». Втім, приватизація космосу грає на руку тим, хто ратує за його чистоту. «Космос поступово перетворюється в зону вкладення капіталу, а комерсантів завжди цікавили питання страхування ризиків і відшкодування втрат в результаті тих чи інших форс-мажорних обставин, - вважає Олександр Багров. - Без вироблення єдиних правових норм досягти цього не вдасться. Наприклад, хто повинен відповідати, якщо старий неживий супутник або розгінний блок ракети, запущеної одним державою, протаранить автоматичну станцію, що належить іншій країні? Поки на це питання відповіді немає, хоча подібні прецеденти вже мали місце ». І хоча приватні космічні компанії роблять тільки перші кроки, сам факт їх появи на світло підштовхнув до вироблення єдиних міжнародних правил. «В даний час інтенсивно виробляються нові вимоги до космічної техніки, визначаються зони роботи супутників і обумовлюються методики поховання виробили свій термін апаратів», - розповідає Ефраїм Аким.

Одним з перших реальних досягнень в справі боротьби з космічним сміттям стало вироблення нових міжнародних стандартів щодо штучних супутників Землі. Тепер на їх борту повинні бути присутніми резервні запаси палива, щоб після закінчення терміну роботи відвести апарати в спеціально відведені райони навколоземних орбіт або направити до Землі. Бажано також оснащувати супутники додатковими системами управління, здатними в разі поразки апарату частинками сміття відводити його з робочих орбіт. Передбачається, що «кладовища супутників» будуть розташовуватися на 200-300 км вище зони геостаціонарних орбіт. «Звичайно, впровадження нових стандартів йде дуже повільно, - визнає Ефраїм Аким, - адже вони пов'язані з істотними витратами. Зміна в конструкції супутників тягне за собою додаткові багатомільйонні вкладення, що подобається не всім аерокосмічним корпораціям. Але без цих заходів на даний момент просто не обійтися, і все це розуміють ».

Інший важливий крок - внесення в міжнародні правила використання космосу вимоги оснащувати розгінні блоки ракет системами зливу палива. Опинившись в космосі, після завершення маневру керуюча електроніка в обов'язковому порядку повинна відкрити клапани і викинути надлишки пального. На жаль, і цього деколи недостатньо. Через особливості палива і неможливості повністю викинути його з резервуарів вибухають навіть «спустошені» баки. А значить, повинні бути вжиті заходи щодо вдосконалення конструкції космічних ракет.

Стаття опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №7, Грудень 2006 ).