Скрытая угроза: космический мусор ставит под удар наше будущее

Космический мусор заполняет околоземное пространство. Учёным всё труднее отличить от него опасные астероиды, а в ближайшие десятилетия ближний космос может и вовсе стать непригодным для полётов. Пришла пора делать генеральную уборку на орбите!

В начале января турецкий астроном-любитель обнаружил между орбитами Земли и Марса неизвестный объект. Предположив, что имеет дело с астероидом, мужчина обратился в Центр малых планет при Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики.

Запущенный в феврале 2018 года в качестве имитации полезной нагрузки во время испытаний ракеты Falcon Heavy, спорткар бороздит просторы Солнечной системы всего в 240 тысячах километров от Земли. Несмотря на то, что научное сообщество сработало оперативно, этот случай примечателен тем, что обращает наше внимание на важную проблему — засорение космического пространства.

Астероид или просто хлам?

Этот случай — не единственный в истории космических исследований. Так, в 2020 году оказалось, что объект, известный как астероид 2020 SO, на самом деле скорее всего является  частью разгонного блока «Центавр» аппарата Сервейер-2, запущенного в сентябре 1966 года. Схожая история произошла и с астероидом 2013 QW1, земное происхождение которого удалось доказать при помощи спектрального анализа.

Известны случаи, когда фрагменты космического мусора возвращались на Землю спустя десятилетия, как это было с временным спутником Земли под кодовым названием WT1190F. Угол его вхождения в атмосферу больше напоминал угол вхождения объектов из межпланетного пространства, именно поэтому NASA внимательно следили за его траекторией, предсказав, что WT1190F войдёт в атмосферу над Индийским океаном. Так и произошло.

Несмотря на то, что WT1190F так и не был идентифицирован, ученые сделали вывод, что он является космическим мусором, так как плотность его была намного ниже, чем можно было бы ожидать от естественного объекта. По мере того, как растёт количество космического мусора, учащаются и случаи ложных интерпретаций.

Поэтому после инцидента с Теслой учёные вновь заговорили о необходимости отслеживать крупные рукотворные объекты в космосе.

Масштабы проблемы

Однако простая каталогизация не решает проблему в долгосрочной перспективе. Согласно данным NASA, на сегодняшний день в Солнечной системе насчитывается:

•  около 25 тысяч объектов размером более 10 см
• 500 тысяч объектов размером от 1 до 10 см
• более миллиона частиц мусора от 1 миллиметра до 1 см в диаметре

Так было, например, c проектом Odin частной аэрокосмической компании AstroForge. Целью запуска была названа добыча полезных ископаемых, однако астероид, к которому должен был отправиться Odin, компания назвать отказалась, сочтя информацию конфиденциальной, что вызвало недовольство у членов космического сообщества по всему миру. Общественный резонанс привёл к публикации заявления от имени Американского астрономического сообщества, призвавшего к прозрачности запусков транслунных и межпланетных миссий. После этого AstroForge всё-таки назвал свою цель: ею оказался астероид 2022 OB5.

Помимо непрозрачной политики, частные космические компании запускают в космос несоизмеримо большее количество космических аппаратов. Так, например, только в 2024 году SpaceX запустила 134 ракеты — всего на одну меньше, чем NASA за всю 30-летнюю историю программы Space Shuttle.

Такое явление даже имеет официальное название:  синдром (или эффект) Кесслера. Названный в честь своего автора, консультанта NASA Дональда Кесслера, эффект описывает теоретическую ситуацию, при которой космический мусор, появившийся в результате многочисленных запусков летательных аппаратов, приводит к полной непригодности ближнего космоса для практического использования. Ведь даже мельчайшие частицы техногенных обломков ставят под угрозу не только сохранность спутников, МКС и прочих аппаратов, но и жизни космонавтов, совершающих выходы в открытый космос.

Помимо потенциальной невозможности космических полетов для людей, рост космического мусора может также привести к выходу из строя спутников связи результате их столкновения с обломками или друг с другом, как это было в феврале 2009 года, когда прекративший свою работу военный спутник «Космос 2251» и действующий спутник связи «Иридиум 33» столкнулись, став причиной образования тысяч осколков.

Как сделать космическую уборку?

Совершенно очевидно, что проблема не решится самостоятельно, и именно поэтому в разработке у космических агентов всего мира находятся разнообразные проекты по очистке околоземной орбиты от мусора. Идей множество: какие-то звучат фантастично, а какие-то, вероятно, будут реализованы в ближайшие пару лет.

Интересно, что изначально целью аппарата должен был стать другой объект — адаптер отсека полезной нагрузки VESPA от верхней ступени ракеты Vega, однако в августе 2023 года стало известно, что VESPA, вероятно, был задет небольшим фрагментом космического мусора, что привело к его разрушению на более мелкие составляющие. Это событие, наглядно демонстрирующее масштабы проблемы, лежащей в основе синдрома Кесслера, и стало причиной смены цели, а также даты запуска: миссию отложили с 2026 года на 2028.

ЕКА называют миссию ClearSpace-1 краеугольным камнем своей программы безопасности, подразумевающей подход «Ноль мусора». Эта миссия по сути является демонстрацией  возможностей Агентства по очистке космического пространства. Цель программы — значительно сократить количество мусора на околоземных и лунных орбитах к 2030 году.

Ещё один интересный проект — ELSA-M, разрабатывается компанией Astroscale, занимающейся обслуживанием орбитальных аппаратов. В 2024 году Astroscale UK, дочерняя компания японского головного предприятия Astroscale Holdings, после успешного испытания пилотного проекта ELSA-d, запущенного в 2021 году, получила грант от Космического агентства Великобритании и ЕКА. Демонстрационная миссия подтвердила эффективность технологий компании по магнитному захвату и контролируемому сближению аппаратов на орбите. По прогнозам Astroscale UK, миссия ELSA-M, запуск которой планируется на 2026 год, станет началом первого коммерческого сервиса по своду спутников с орбиты.

Список технологий, предлагающихся космическими компаниями, обширен: от лазеров и сетей для ловли мусора до спутников-уборщиков и перерабатывающих фабрик на орбите. Какие-то миссии не находят финансирования, какие-то — заменяются на более многообещающие. Но есть и успешно испытанные проекты, а значит, первые шаги к чистому космосу уже сделаны.