Просто Я 27. Как люди засорили орбиту.

Опубликованно 24.12.2018 19:55

Космическая эра началась в 1957 году после запуска первого искусственного спутника. Довольно скоро появился на орбите мусора — сломанных космических кораблей и космического мусора. Они на огромной скорости движется в околоземном пространстве, представляющих угрозу для спутников и космических кораблей. С года мусора становится все больше и больше — сегодня в космосе находится более 20 тысяч относительно крупных осколков и, возможно, десятки миллионов мелких. Первое столкновение рабочих и заброшенных спутников произошло в 2009 году и привело к разрушению. По подсчетам НАСА, в течение нескольких столетий мы можем засирать орбиты, которые закрывают дорогу в космос.

Постепенно космические державы приступили к разработке законов и нормативных актов, регламентирующих работу в космосе. Одним из первых шагов стала Конвенция об ответственности за ущерб, причиненный космическими объектами, который вступил в силу 1 сентября 1972 года.

Что такое космический мусор и откуда он берется?

Первоначальный космический мусор называемые малые тела Солнечной системы: кометы, астероиды и их осколки. Но с 1979 года, с запуском программы НАСА по изучению космического мусора, стало известно, как искусственные объекты и их фрагменты в космосе в неисправном состоянии и не используется.

Пространство, которое он получает с Земли, но в геометрической прогрессии начинает расти уже на орбите. Они могут быть большие объекты — использовал свои ускорители, ступени ракет, спутники, обломки космических кораблей и спутников. Но мусор может быть небольшой, меньше миллиметра: краска частиц, несгоревшего топлива, охладитель двигателей или поверхностный слой обшивки кораблей, которые под воздействием жесткого ультрафиолетового излучения и эрозии атомарного кислорода.

Кусок шлака, состоящего из оксида алюминия, который образовался после сгорания топлива

Мусор образуется в результате взрыва и столкновений объектов. Подавляющее большинство коммерческих, военных и научно-исследовательских космических аппаратов на высоте до тысячи километров. Самый "человеческий" орбиты находятся в диапазоне 700-1000 км. Таким образом, в последнее десятилетие произошло столкновение спутников. Первый состоялся в 2009 году — опытных частных американского спутника Iridium 33 и не функционирует российский военный "Космос-2251". Это привело к уничтожению обоих транспортных средств и возникновение другой, более 2300 фрагментов, записанных в систему контроля космического пространства.

Трехмерная карта обломков и спутников в космосе в реальном времени. http://stuffin.space/

Зеленые точки-это активные спутники.

Серый — не активен, но здоровый.

Красный — это не удалось спутники и мусор.

по данным Европейского космического агентства:

около 29 000 обломков размером более 10 см,

около 670 000 обломков от 1 до 10 см

более 170 млн обломков от 1 мм до 1 см.

Общая масса космического мусора в околоземном пространстве оценивается в 6300 тонн

Чем опасен космический мусор?

В космосе нет трения и нет гравитации, скорость объекта не замедляется. Например, осколки, образующиеся при взрыве спутника, продолжают двигаться с начальной скоростью, которая может достигать 15 километров в секунду. Для сравнения, начальная скорость пули, выпущенные из АК-74М, — около километра в секунду. Столкновение с даже микроскопический объект, летящий с такой скоростью, может вызвать серьезные повреждения космического корабля или спутника. Если у нас два больших объекта, это приведет к их разрушению.

Такие повреждения могут вызвать космический корабль или спутник фрагмент космического мусора размером чуть больше сантиметра

Можно ли хотя бы примерно оценить, сколько космического мусора находится на орбите на данный момент? Как смотреть его?

По данным Европейского космического агентства (ЕКА), сейчас в космосе находится около 750 тысяч объектов размером более одного сантиметра. Около 22 тысяч из них — более десяти сантиметров. Сколько места для мелких частиц неизвестна, невозможно следить за ними. Но их количество может исчисляться десятками миллионов.

За 23 траекторий тысячи объектов, наблюдает за сетью космического наблюдения США, которая является частью стратегического командования Вооруженных сил США (ЮССТРАТКОМ). Система сохраняет каталог, где вы помещаете объекты, размер которых превышает 5-10 сантиметров, которые находятся на околоземной орбите, и твердые частицы с размерами от 30 сантиметров до одного метра на геостационарной орбите. Также наблюдения с помощью телескопов или геостационарной радар и другие организации, включая НАСА, ЕКА и астрономической обсерватории Массачусетского технологического института.

 

Антенна диаметром 70 метров в обсерватории Голдстоун работает как бистатической радиолокации и может обнаруживать частицы размером до двух миллиметров на высоту до тысячи километров

Изучение мусор и в космосе. НАСА в середине 80-х и ЕКА в начале 90-х годов был запущен на низкую околоземную орбиту, на LDEF и Эврика спутников, которые, в частности, собрана информация об обломки. После того, как они вернулись на Землю, ученые исследовали их корпуса. В середине 90-х годов на внешней поверхности станции " Мир " подключен модуль НАСА, который собирал информацию о природе космического мусора и последствий вступления страны в блок. С 2009 года, отходами исследует космический телескоп "Хаббл".

Обломки упали на орбиту и останется там навсегда?

Нет. Космический корабль, точно так же, как функционирующего, медленно разрушаются под действием ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения. Они сталкиваются с космическим мусором и микрометеоритами. Мусора на низких орбитах на высотах ниже 600 километров, в течение нескольких лет попадают в плотные слои атмосферы и сгорит там. Это позволяет за 11-летний цикл солнечной активности будет удален из каталога 250-300 мусора. Но их место мусор с других высот. Чем выше орбита, тем дольше он остается мусор. На высоте 700-1000 километров обломками могут оставаться до 50-100 лет.

Проблема в том, что количество отходов постоянно растет. В то время как глобальное соглашение, чтобы соответствовать все космические державы не существует. Так, например, когда в 2007 году в Китае, чтобы проверить свои противоспутниковые ракеты уничтожил свой собственный метеорологический спутник, чтобы повлиять на него было невозможно. После взрыва, системы наземного наблюдения регистрировать более двух тысяч фрагментов размером более нескольких сантиметров, и, по данным НАСА, количество мусора размером более одного сантиметра достигло 35 тысяч.

С другой стороны, космические державы и частные организации пытаются ограничить появление нового мусора. В 1995 году НАСА опубликовала рекомендации для уменьшения количества мусора на низкой околоземной орбите. Два года спустя, правительство США разрабатывает их на основе стандартных правил.

Позже рекомендациями, разработанными и других космических держав и организаций, в том числе России, Франции, Японии и ЕКА. В 2007 году ООН опубликовала свои рекомендации по сокращению количества мусора на низкой околоземной орбите. В 2011 году международная организация по стандартизации приняла международные стандарты. Предлагается, например, для уменьшения вероятности возникновения взрывов отработанные ступени ракет как — либо, чтобы обеспечить топливо для полных топлива, или стравить его остатки; конструировать космический корабль, чтобы минимизировать мусор, выбрасываемый во время нормальной работы; маневрировать, чтобы избежать столкновения с космическим мусором, в то время как устройство работает; чтобы снизить вероятность случайного столкновения, и для этого чтобы получить данные из известных фрагментов, которые находятся на потенциального орбите.

Какие могут быть последствия столкновения космических аппаратов с мусором?

Столкновения с мелкими частицами на корпусе устройства или порты могут образоваться вмятины или проколы.

Microcrater от воздействия частиц космического мусора на стекло шаттла "Индевор" (миссии STS-126)

Фрагменты больших размеров от одного до десяти сантиметров, способен нанести серьезный ущерб, даже отключить существующих космических кораблей или вызвать взрыв не функционирует спутников и отработавших ступеней ракеты. Кусков мусора размером более 10 см приведет к разрушению аппарата и формирование нового космического мусора.

Опасность возникает тогда, когда вытяжных устройств и их крупных фрагментов в атмосферу и неконтролируемое падение на землю. Они не могут полностью сгореть и упасть в населенных пунктах. Однако, такая вероятность довольно мала. На сегодняшний день, единственный известный случай, когда люди пострадали от космического мусора. В 1997 году, обломок ракеты-носителя "Дельта-2", который вошел в атмосферу ранее в тот же день, по касательной задела житель Оклахомы. Женщина отделалась легким испугом.

Корабли могут "отказаться" от мусора или защитить себя, когда он ударил?

Если это мелкие частицы, чтобы проследить его траекторию, чтобы увернуться невозможно. Но при столкновениях с частицами размером пять дюймов и более, контролировать и каталогизированы сети космического слежения США, чтобы избежать. Эксперты сравнивают траекторию МКС, орбита которой находится на высоте 400 километров — один из самых "загрязненных", и траектория обломков из каталога. При оценке расстояния военным использовать защитный периметр вокруг станции, так называемые "коробки пиццы" размеры 1,5 х 50 х 50 километров. Если траектория обломков в "поле", они предупреждают НАСА и российского космического агентства.

Если вероятность столкновения падает в интервале от 0,00001 до 0,0001, ему присваивается желтый уровень опасности. В данном случае, позицию сменить МКС, если маневр не повлияет на текущие цели и программы. С высокой вероятностью столкновения она получила красный уровень опасности и ситуации на космической станции, чтобы изменить обязательно, если эта передача не будет более опасным, чем столкновение с чипом. Но для маневра нужно время, и если есть риск неожиданного столкновения, экипаж МКС отправляется в транспортный корабль состыковался на станции, поэтому в случае, если вам нужно эвакуировать. С момента создания астронавтов на МКС в 2000 году, данная ситуация случалась три раза.

Что это худший сценарий, и можно ли избежать?

Худший сценарий (НАК называемый "синдром Кесслера") рассказал сотрудник НАСА Дональд Кесслер. В какой-то момент космического мусора достигает "критической массы", и начнется неуправляемая "цепная реакция" разрушения космических аппаратов на орбите. Столкновения с космическим мусором для любого устройства станет неизбежным, и использование околоземной орбите придется прекратить. Это означает, что мы потеряем спутниковую связь, системы спутниковой навигации и все услуги, которые ему нужны точные прогнозы погоды и изменений климата. Придется сворачивать и большая часть космических исследований.

Хотя такое развитие событий нам не грозит. По словам сотрудника Института прикладной математики имени М. В. Келдыша, М. Zakhvatkin, теперь до тысячи километров вращается свыше 13 тысяч спутников, и вероятность катастрофического столкновения с мусором на любой из них примерно раз в пять лет. В течение следующих 200 лет, по самым негативным оценкам, количество спутников вырастет до 100 тысяч, и вероятность столкновения до 20 случаев в год, то есть, 0.0002. Zachvatkin считает, что это не столь высокий риск, чтобы блокировать запуск коммерческих спутников.

Американские эксперты приводят другие цифры. По оценкам НАСА, примерно до 2028 года ежегодно будет происходить в одно катастрофическое столкновение, и примерно в 2200 году их число возрастет до 10 в год.

Оценка количества катастрофических столкновений с космическим мусором. По вертикальной оси-общее число столкновений за год

Чтобы избежать худшего сценария- появлению на орбите "критической массы" мусора, скорее всего, можно, если не сорить на орбите и убирать за собой.

Как избавиться от появления космического мусора и можно ли полностью ликвидировать уже существует?

Надежные и проверенные способы чистки мусора на орбите на сегодняшний день нет. Пока есть только идеи и проекты, некоторые из них в стадии разработки. Включая использование спутников, которые были пойманы (1, 2) или измельченный мусор на мелкие части, что столкновения с ними менее опасна, или представления с нуля направленных струй атмосферного газа, что приведет к замедлению скорости космического мусора на околоземной орбите. Стоимость такой системы будет очень высока, но они могут быть полезны в 4-5 ежегодно для удаления крупных фрагментов мусора на высоких орбитах и, следовательно, предотвратить появление множественных мелких.

Но кажется более реалистичной попытку уменьшить образование мусора. Это означает придерживаться существующих рекомендаций и стандартов ООН ИСО. В частности, для перевода готовой миссии спутника на "орбиту захоронения" — 100-200 километров над ядром. Так происходит со спутниками, которые востребованы на геостационарной орбите. На других орбитах, это правило не всегда. Другим вариантом является, чтобы перевести неработающие спутники с низких орбит-это еще ниже, так что они попали в атмосферу и сгорели.

Но фильм, в котором опасность космического мусора из-за "пальцы"

 

Категория: Интернет