Космический мусор: кто уберется на орбите?

Сколько космического мусора сейчас на орбите?

О проблеме космического мусора впервые заговорили еще в 60-е годы, когда освоение космоса было новой темой. В 1971 году была принята Конвенция ООН о международной ответственности за ущерб, причиненный космическими объектами, а в 1999-м был опубликован Технический доклад о космическом мусоре Комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях. В документе говорилось о том, что засоренность космического пространства может быть источником опасности для действующей техники на околоземной орбите, а в отдельных случаях — и для природных и техногенных объектов на Земле.

128 млн кусков мусора размером более 1 мм и 34 тыс. обломков размером более 10 см находится в ближнем космосе на данный момент

По подсчетам ученых, сейчас в космосе находится почти 128 млн кусков мусора размером более 1 мм и 34 тыс. обломков размером более 10 см. А частиц до 1 миллиметра в диаметре насчитываются уже триллионы. Раньше задача их обнаружения вообще казалась фактически невозможной, но с лета 2021 года благодаря радару, созданному американскими учеными, микрочастицы мусора стало возможно отслеживать в режиме реального времени.

Среди крупных объектов — пришедшие в негодность (в том числе вышедшие из строя из-за столкновений с космическим мусором) искусственные спутники Земли и их фрагменты, а также ступени ракет-носителей. Около 26 тысяч объектов отслеживается на интерактивной карте AstriaGraph, созданной учеными из Университета Техаса, и все они попали в околоземное пространство всего за 60 лет.

В чем опасность космической свалки?

Скорость крупных частиц может достигать 14 км/с, что делает их опасными для космических кораблей, аппаратов и орбитальных станций. Для повреждения противометеоритных защит достаточно даже столкновения с частицами менее 1 см, а после встречи с объектом от 10 см в диаметре искусственные космические объекты уничтожаются практически всегда. В мае 2016 года частица космического мусора размером всего в сотые доли миллиметра оставила на МКС 7-миллиметровый скол. С тех пор станция регулярно меняет свою орбиту во избежание трагических последствий.

Буквально недавно, в ноябре 2021 года, экипаж МКС подвергался угрозе столкновения с космическим мусором: за ситуацией следили эксперты NASA и Роскосмоса. В ночь на 12 ноября фрагмент китайского метеоспутника Fengyun-1C должен был оказаться в 600 метрах от МКС, и во избежание катастрофы орбиту станции подняли на 1200 метров, а экипаж укрылся в космических кораблях. Три дня спустя стало ясно, что столкновения удалось избежать, но гарантий, что ситуация не повторится, дать никто не может. По мнению экспертов, с каждым годом риск возникновения критической ситуации только растет.

Еще одно существенное неудобство, связанное с космическим мусором — световое загрязнение космоса, мешающее исследованиям астрономов. Иногда ученые принимают свет от техногенных объектов за вспышки в далеких галактиках, а искусственные спутники, включая высокотехнологичные SpaceX, делают наблюдения за космосом невозможными, ухудшая обзор телескопов.

Часть космического мусора падает на Землю: по подсчетам специалистов, это порядка 150 тонн ежегодно. Для отработанных космических кораблей, не сгоревших в атмосфере, существует кладбище в южной части Тихого океана, в 4000 километрах от побережья Новой Зеландии. Несмотря на то, что морская фауна в этом месте традиционно считается бедной, всегда существует риск столкновения космического объекта с морскими животными. Пока эксперты считают вероятность таких событий достаточно низкой, но с ростом числа захороненных объектов растут и риски для Мирового океана и его обитателей. В целом, считается, что для поверхности Земли, для людей, а также флоры, фауны и наземной инфраструктуры опасность столкновения с космическим мусором не очень велика благодаря защите атмосферы, но опять же: со временем ситуация может усугубиться из-за увеличения количества обломков на орбите.

Еще одна серьезная опасность — это захоронения военно-космической техники с ядерными установками на высоте от 650 до 1000 км, вопрос утилизации которых также никак не решен. В случае падения такого объекта на Землю последствия могут быть серьезными, вплоть до масштабной катастрофы с эвакуацией населения.

Определенную угрозу представляют и выхлопные газы от вышедших из строя космических кораблей, которые скапливаются на геостационарной орбите над экватором (поясе Кларка). Эта орбита наиболее удобна для запуска новых спутников, поэтому ее очистка становится задачей глобального масштаба.

Эксперты предупреждают: рост количества мусора в космосе может привести к катастрофическим последствиям. Однажды его может стать так много, что Земля окажется окружена кольцом, похожим на кольцо Сатурна. Только состоять оно будет из вышедших из строя техногенных объектов и их обломков и мешать траекториям полета действующей техники. Если так пойдет дальше, то человечество больше не сможет запускать искусственные спутники.

Время собирать мусор

«Ситуацию с мусором в космосе отчасти можно сравнить с ситуацией с мусором на Земле, — считает член Совета РАН по космосу Валентин Уваров. — И ту, и другую проблему нельзя решить частично: нельзя же, например, бороться с мусором на Земле, собирая только бумагу или только бутылки. И там, и там нужно действовать системно».В целом, по мнению экспертов, проблему космического мусора можно разложить на две важные составляющие. Первая: необходимость прекратить рост объемов космического мусора. Для этого при запуске новых аппаратов нужно предусмотреть возможность их сгорания в атмосфере или выведения на орбиту захоронения, что требует многостороннего соглашения на международном уровне.

Вторая проблема состоит в том, как поступать с уже вышедшими из строя искусственными объектами в космосе. Эксперт РАН полагает, что для этого потребуется специальная международная организация, действующая в интересах трех ведущих космических держав — США, России и Китая. Она должна быть политически нейтральной (аналогично Красному Кресту), так как на околоземной орбите остаются вышедшие из строя аппараты, которые использовались в секретных целях.

«Важно не реализовывать политические амбиции той или иной страны, а решать задачу по уборке мусора, — говорит Уваров. — Сейчас для многих вопросов не проработаны правовые нормы: нет четкого понятия безопасного сближения, хотя в космосе находятся миллионы объектов, нет правил регулирования воздушного движения».

Космические роботы-уборщики

Последнее время инженеры из разных стран мира предлагают все больше решений для борьбы с космическим мусором. В 2016-17 годах устройства для уборки мусора за пределами Земли анонсировали российские и японские специалисты.

А в 2018 году Россия объявила о строительстве станции слежения за космическим мусором в Чили, но в феврале 2021 года работы были заморожены. Тогда же ученые из России, Франции, Японии и Италии думали о применении лазерных технологий для очистки космоса. В 2019-м году Европа анонсировала разработку сборщика космического мусора к 2025 году, а в 2020-21 годах о тематических проектах говорили представители российских, японских и американских компаний, включая сооснователя Apple Стива Возняка. Но системного решения этой проблемы на международном уровне пока не существует.

Проект аппарата для очистки орбиты от мусора, разработанный Европейским космическим агенством. Фото: ESA Проект робота-уборщика космоса, разработанный Федеральной политехнической школой Лозанны. Фото: EPFL

Какой должна быть космическая индустрия будущего, чтобы было меньше мусора? Уже очевидно, что нам необходимы правила утилизации и использования космических аппаратов, которые выводятся из строя. На Земле сейчас используются многоразовые контейнеры для перевозки грузов, которые рано или поздно утилизируются, но лишь после многократного использования. Правила использования средств доставки должны быть аналогичными и в космосе. Космос — тоже часть окружающей среды, и выбрасывать там можно только то, что мы точно не можем утилизировать: дело за техническим прогрессом и законодательной базой.