Орбитальный мусор: последнее швейцарское предупреждение

На этом компьютером изображении спутники и обломки были значительно увеличены, чтобы их просто было хорошо видно. Тем не менее факт остается фактом: околоземное пространство просто стало сплошной мусорной свалкой. Keystone

Космический мусор — это уже давно не теоретический, а реальный риск для орбитальной навигации. Способы снизить этот риск есть, о чем говорится в докладе по итогам исследовательского проекта, проведенного в Швейцарии. То есть новая космическая метла уже готова к применению, но сможет ли она удержать военных от превращения космоса в арену своих безответственных игрищ?

Перевод на русский язык: Игорь Петров. 

Это произошло 15 ноября 2021 года. На высоте в 480 километров над бескрайними российскими просторами ракетой А-235, выпущенной с космодрома Плесецк, был сбит спутник «Космос-1408», космический аппарат, находившийся в эксплуатации почти 40 лет. Уничтожение произошло в опасной близости к орбите Международной космической станции (МКС). Семерых членов экипажа попросили предусмотрительно надеть скафандры и укрыться в аварийных спускаемых аппаратах, которые позволили бы им вернуться на Землю в случае столкновения с обломками и разгерметизации станции. 

Как все это может примерно выглядеть? Об этом можно узнать в оскароносном фильме «Гравитация». Американская сторона осудила уничтожение старого спутника в качестве «несознательного и опасного» поступка, но Москва ответила, мол, а чего тут такого, все было сделано в соответствии с правилами безопасности, тем более что на борту МКС находятся также и два российских космонавта.

Достучаться до китайцев и русских

Это событие стало далеко не первым случаем испытаний космического оружия. Похожую демонстрацию силы, каждый раз на одном из своих собственных спутников, уже проводили Китай в 2007 году, США в 2008 году и Индия в 2019 году. Орбитальные столкновения фрагментов космического мусора тоже стали уже не редкостью. Так, 22 марта 2021 года китайский военный спутник «Юньхай 1–02» столкнулся с фрагментом разгонной ступени российской ракеты «Зенит-2», запущенной еще в 1990-х годы. Это было самое опасное подтвержденное орбитальное столкновение начиная с февраля 2009 года, когда российский (также военный) спутник «Космос-2251» столкнулся с американским спутником связи Iridium 33.

Каждое из этих событий, намеренно или нет, увеличивает не только степень политической напряженности на Земле, но и количество космического мусора в небесах. На данный момент на низкой околоземной орбите (высотой до 2000 км) уже насчитывается около 34 000 крупных фрагментов и обломков. Их обнаружить наземные радары смогли, а ведь существует также около 130 миллионов мелких объектов, которые обращаются вокруг Земли со скоростью, в 20 раз превышающей скорость пули. И локализовать их уже далеко не так просто. Национальные космические агентства, частные компании по запуску спутников и научные круги прекрасно осведомлены об этой проблеме. В Федеральной политехнической школе Лозанны (EPFL) этим вопросом занимаются по крайней мере уже с 2012 года, то есть с момента запуска проекта ClearSpace по созданию первого орбитального спутника-дворника.

Однако ответственные лица, принимающие политические и иные решения, еще не до конца убеждены в целесообразности инвестиций в проекты и технологии освобождения околоземного пространства от мусора. Мари-Валентин Флоран (Marie-Valentine Florin), директор Международного центра управления рисками (IRGC, некоммерческая организация, базирующаяся на базе EPFL и работающая над совершенствованием решений в области управления системными рисками, способными иметь серьезные неблагоприятные последствия для здоровья человека и окружающей среды, для экономики и общества), указывает, в частности, на отсутствие до сих пор надежного сравнительного исследования различных решений в этой сфере и связанных с ними затрат. 

Задача провести это исследование будет возложена на Ромена Букса (Romain Buchs), начинающего физика, который только что завершил дипломную работу на тему правовых и иных аспектов противодействия угрозам, исходящим от космического мусора. Первый предварительный итоговый отчет будет опубликован им весной 2022 года, а в конце ноября к нему добавятся варианты решений для политиков и бизнеса.

«Мы адресно разослали этот отчет примерно по четырем сотням адресов, — говорит Р. Букс, признавая при этом, что «особенно трудно достучаться» до китайцев и русских и их в этом рассылочном списке нет. — Обычно спутники должны входить в плотные слои атмосферы и, следовательно, сгорать там максимум через 25 лет после окончания своего срока эксплуатации. Но это правило не является обязательным, и поэтому применяется не всегда и не всеми. Пока квота исполнения этой нормы находится на уровне 60%, тогда как в идеальном мире этот показатель должен составлять не менее 90%».

Российские ступени на орбите

А пока спутников на орбите становится все больше и больше. В последние годы произошел качественный переворот, и национальные государства больше не обладают монополией на доступ в космос и к технологиям его освоения. Тенденция к созданию целых спутниковых флотилий на низкой орбите также набирает обороты. Процесс пошел в  конце 20-го века с созданием спутниковых систем телефонной связи Iridium и Globalstar. Но там спутников было едва ли больше сотни. Но теперь в ближнем космосе быстрыми темпами разворачиваются системы OneWeb, Starlink (дочка SpaceX Илона Маска) и Kuiper (от компании Amazon), так что количество спутников уже выросло до тысяч. С их помощью мир уже скоро должен получить быстрый интернет в любой точке земного шара. 

Операторы этих проектов заверяют, что они принимают все необходимые меры предосторожности: их спутники или находятся достаточно низко, так что их сход с орбиты будет происходить автоматически через несколько лет, или же они оснащают свои аппараты устройствами, облегчающими их захват будущими космическими дворниками и буксирами. С точки зрения Ромена Букса, группы маленьких спутников проблемой не являются проблемой. «По сути, именно государства в пошлом создали эту проблему. Новые спутниковые группы — это скорее жертвы, потому что это небольшие спутники, весом не более 150 килограммов. Настоящие проблемы возникают из-за ракетных ступеней, особенно российских, вес которых может достигать девяти тонн и которые были запущены в период с 1980 по 2005 годы», — говорит швейцарский эксперт.

Однако Ромен Букс не считает, что ближний космос скоро будет настолько забит мусором, что полеты на орбиту станут просто невозможными. «Нам никогда не добраться до мелких обломков и фрагментов, но мы можем сосредоточиться на крупных элементах, которые способны создавать при столкновении тысячи дополнительных мелких фрагментов. На низкой орбите сейчас находится около 2 000 таких объектов. Достаточно будет снимать с орбиты три или четыре таких объекта в год, чтобы уже значительно снизить риск столкновений», — говорит Ромен Букс. Как раз такова цель проекта ClearSpace, который зародился на базе EPFL и теперь входит в программу Европейского космического агентства (ESA). У японцев также есть подобный проект под названием Astroscale. И будут еще другие. Что касается тех, кто утверждает, что достаточно прекратить запуск спутников на орбиту, чтобы решить проблему, то они забывают, насколько наш современный мир зависит от спутников. «В частности, половина параметров, используемых для оценки процессов изменения климата, могут быть получены только из космоса», — говорит Ромен Букс.