«АиТ» - Очень высокие отходы

Новости

Очень высокие отходы

Космическая помойка. . . Такой печальный вид принимает ближайшая окраина Земли, заваленная обломками частично развалившихся космических аппаратов, которые нередко невозможно обнаружить. Для любой космической экспедиции это потенциальная угроза, защиты от которой все еще не найдено.

Старые батареи, ремни, отслужившие спутники, верхние ступени ракет, защитная оболочка. А еще потерянные космонавтами инструменты и приспособления, вроде перчатки, которую потерял Эдвард Уайт в 1965 году, во время первого выхода американца в открытый космос. . . Человеку, уже замаравшему землю, море и небо, понадобится не больше полувека, чтобы так же надежно и надолго замарать космос. Этот сор, вперемешку с естественным космическим мусором (обломками астероидов, межзвездной пылью и т.д.), которому долгое время не придавали значения, начинает серьезно беспокоить американское Космическое Агентство (НАСА).

Всего несколько дней назад отчет для внутреннего пользования, предшествующий возобновлению полетов челноков - 'Дискавери' должен стартовать 15 мая - предвосхитил самые худшие причины возможной аварии. Представив около двадцати сценариев, авторы доклада полагают, что в каждом втором случае причиной новой катастрофы может стать неопознанный объект. С тех пор как в 1981 году началось использование челноков, этим аппаратам не менее пятнадцати раз приходилось маневрировать, чтобы избежать столкновения. 'Однако НАСА ни разу не была до такой степени напугана опасностью, связанной с космическими отходами', - анализирует Фернан Альби, инженер из Национального Центра Космических исследований (Cnes), который с 18 по 20 апреля будет участвовать в четвертой конференции, посвященной этой теме и организованной в Дармштадте (Германия) Европейским космическим агентством (ESA). (на данной конференции также присутствовал ряд российских ученых - прим. «АиТ»).

Если обратиться к истории, то наш первый мусор был выброшен в космос 4 октября 1957 года. В этот день маленький спутник и его ракета-носитель, весом в семь тонн, были выведены на орбиту. С того времени США, Советский Союз (потом Россия), Европа, Китай, Япония - все крупные космические державы - осуществили, согласно официальной статистике, которая не учитывает военные операции, примерно 4 600 запусков. Все вместе - это железо весом 2 миллиона тонн. Большинство объектов скапливается выше определенного уровня (около 400 км) и рискует блуждать вокруг Земли в течение многих веков, то есть несколько миллионов лет. Другие же, более подверженные экстремальным температурным перепадам звездной пустоты, в конце концов, взрываются. Они в свою очередь порождают тысячи обломков, которые сами обречены на почти вечное блуждание.

Результат: скопившаяся система сама себя восполняет, вплоть до образования все более многочисленных и все более мелких отходов. 'До такой степени, что становится невозможно их уловить. Для того чтобы подсчитать их количество, нам не остается ничего иного, кроме как использовать статистический подсчет', - огорченно говорит Жан-Клод Мандевиль (Jean-Claude Mandeville), инженер из Национальной службы аэрокосмических исследований (Onera). Суммарное количество обломков размером от 1 до 10 см составляет примерно 110 000-115 000. А, кроме того, существует, по-видимому, более 35 миллионов 'микроотходов'! Из всего этого удивительного скопления только самые крупные объекты тщательно изучены и внесены Соединенными Штатами в каталог. В начале 2005 года 9 233 предмета, размером больше 10 см точно блуждали где-то по нашему небесному своду. Однако 6% из них, то есть 550 спутников, еще находятся в рабочем состоянии. Значит, остальное можно считать неконтролируемыми обломками.

Эти нагромождения отбросов, главным образом остатки ракет и старых аппаратов, круглые сутки отслеживаются радарами сети космического наблюдения (Space Surveillance Network), доставшейся в наследство от гигантской американской противоракетной системы, созданной в годы холодной войны. С 1990 года к ней присоединились семь телескопов, вроде того, что находится в Клаудкрафте (Cloudcroft) в штате Нью-Мехико, расположенных более или менее равномерно по всей поверхности планеты. 'Две техники наблюдения, при помощи радара и оптических систем, дополняют друг друга в зависимости от высоты, на которой находятся наблюдаемые объекты', - поясняет Жан-Мари Перрен (Jean-Marie Perrin), астроном из обсерватории в Верхнем Провансе.

'На орбите обломок движется со скоростью 8 км/сек. Это в десять раз быстрее, чем выпущенная из ружья пуля!'

'В космосе размер - понятие относительное', - предупреждает Жак Фолиар (Jacques Foliard), инженер из Национального Центра Космических исследований. Так опасность, которую представляет собой обломок, зависит от его высоты и скорости: 8 км/сек. на низкой орбите, означает, по утверждению экспертов, что объект движется в 10 раз быстрее, чем пуля при выстреле! Эта способность нанести вред получает подтверждение при каждом возвращении челнока, у которого, по крайней мере, необходимо заменить иллюминатор, испещренный крошечными углублениями, около 10 мм, причина которых - чешуйки краски с использованных ракет-носителей. Чтобы поближе познакомиться с этим видом загрязнения - микроотходами, невидимыми с Земли, специалисты разработали числовые модели определения размеров, и только последние пятнадцать лет они производят измерения на месте. В 1984 году НАСА запустила первый экспериментальный модуль, LDEF, для просеивания мусора на низкой орбите в течение шести лет. Потом научное сообщество дважды (в 1993 и 2002 году) восстанавливало солнечные панели телескопа 'Хаббл'. 'Три года тому назад на 41 кв. метре подверженной поверхности мы отметили не менее 500 000 дырочек, диаметром от 3 микрон до 8 мм', - рассказывает Герхард Дролсхаген (Gerhard Drolshagen) из Европейского космического агентства. С тех пор низкая орбита, особенно примерно на высоте 600 км, считается самой замусоренной. 'Эти столкновения не могут разбить корабль, но они способствуют ускорению его старения', - вносит уточнение Кристиан Дюрен (Christian Durin), инженер, работающий в Национальном центре космических исследований.

Зато промежуточные отходы, от 2 до 10 сантиметров, потенциально более разрушительны. Человек так и не нашел эффективной защиты от них. Разработано немало экранов, состоящих из трех перегородок, отделенных друг от друга промежутками: один из алюминия, другой из композитных материалов (например, смесь 'Kevlar-Nextel') и последний, являющийся жилым отсеком. 'Обломок проделает отверстие в первой стенке, а потом разломится о вторую', - поясняет Мишель Ламбер (Michel Lambert) из Европейского космического агентства, участник программы 'Транспортное средство для автоматической доставки' (ATV) - будущий грузовой корабль, доставляющий грузы на международную космическую станцию. Однако помимо чрезвычайно высокой стоимости и огромного веса, его броня эффективна лишь при попадании осколков от 1 до 1,5 см. . .

Инженеры работают над другими материалами, более прочными, в частности, керамикой на основе титана. Одно время они даже задумывались над идеей создания активных щитов, снабженных взрывными устройствами, которые, наподобие воздушных подушек, взрывались бы в момент удара, чтобы избежать столкновения. Но от них вскоре отказались, из-за слишком большой опасности при использовании. Так же отказались и от возможности использования лазерных лучей для разрушения самых крупных обломков. Оба эти решения, хотя они и не были осуществлены, привели бы, прежде всего, к появлению новых, еще более мелких осколков, а значит, еще менее поддающихся выявлению. . . Еще более экстравагантное предложение исходит от тех, кто влюблен в научную фантастику. Они воображают разработку гигантского пылесоса для космической 'уборки' или огромного клейкого полотнища для улавливания частиц. 'Это все равно, что использовать сачок для ловли бабочек, чтобы остановить пулю, выпущенную из винтовки 22 калибра', - отвечает Фернан Альби. А потом предостерегает: 'Единственным разумным методом ограничения роста числа отходов по-прежнему остается профилактика'.

США, так же как, конечно, и Россия обладают системой постоянного наблюдения, созданной изначально для того, чтобы быть в курсе, где находятся все аппараты, и, прежде всего, спутники-шпионы, вращающиеся на орбите. Европа, со своей стороны, по-прежнему безнадежно слепа, считают некоторые представители Европейского космического агентства. Имея такие гигантские телескопы как 'Эффельсберг' в Германии и 'Тейде' на Канарских островах или сверхсовременные радары в Вахтберг-Вертхофене (Германия), она не обделена средствами, но демонстрирует свою неспособность организовать их в сеть и сделать из них орудие науки, предназначенное для наблюдения за отходами. Например, к концу года Франция будет обладать замечательным радаром под названием Graves. Увы! Его использование - наблюдать за спутниками - по-прежнему будет исключительно военным.

'Тщательные наблюдения, которые мы проводим при помощи собственной аппаратуры, показывают, что четверть наблюдаемых нами объектов не фигурирует в американских каталогах',- говорит Беатрис Дегин (Beatrice Deguine), инженер из Национального центра космических исследований, которая неоднократно проводила кампании по наблюдению за геостационарной орбитой при помощи маленького телескопа 'Таро' (Tarot), расположенного на плато Калерн (Приморские Альпы). Как и в том, что касается данных Global Positionning System (GPS), Европа полностью зависит от доброй воли американцев в области наблюдения за космическими отходами. Создание собственной системы отныне выглядит как самостоятельный выбор. 'Она будет состоять из радара, системы подобной Graves, и трех или четырех телескопов. Стоимость этого оборудования - примерно 300 миллионов евро', - сообщил Тьери Мишаль (Tierry Michal), ученый из Национальной аэрокосмической службы, который в течение пяти месяцев должен подготовить исследование возможности ее создания для Европейского космического агентства.

Сколько бы оно ни стоило, это устройство совсем недавно неоднократно доказывало свою эффективность. Служа предостережением различным челнокам, а также защищая международную космическую станцию (МКС). Так в 2003 году оно сумело предотвратить столкновение с итальянским спутником "MegSat-O", приподняв его орбиту на несколько километров. Это рискованная операция, основанная на мощной системе расчета траектории, но ставшая обыденной, поскольку Институт космических исследований (ISS) использует ее в среднем дважды в год! . . .

'Длительное освоение' космического пространства'

Потратив немало времени на осознание опасности, теперь те, кто связан с миром аэронавтики, трудятся над вопросом 'длительного освоения космического пространства'. Появляются более экологичные ракеты, конструкция которых позволяет избежать взрыва после истечения срока их использования: резервуары верхних ступеней опустошаются, давление в них снижается, и батареи разряжаются. Эти меры так называемой 'пассивации', несмотря на то, что они влекут за собой повышение стоимости аппаратов, теперь стали применяться большинством крупных компаний, осуществляющих запуски. 'Загромождение можно приостановить только путем принятия мер в международном масштабе' - такова активная позиция Мишеля Брафмана (Michel Brafman), представителя одной из основных компаний, обеспечивающих страховкой запуски спутников, 'La Reunion spatiale'. Комитет ООН по мирному использованию космоса в настоящее время разрабатывает регламентацию. На высоте 36 000 км операторы, управляющие полетами спутников земли, видимо, будут обязаны переместить вышедшие из употребления устройства на орбиту-'кладбище', расположенную на 300 км выше. Это сложная операция, еще далеко не освоенная. В 2003 году из 15 вышедших из употребления телекоммуникационных спутников удалось приподнять только 6. У остальных не хватило горючего. Чтобы осуществить подобную операцию по выводу с орбиты, необходимо от 4 до 6 кг двухкомпонентного ракетного топлива, то есть столько, сколько требуется на 3 месяца работы.

'Нам бы хотелось, чтобы блуждающие на земной - наиболее загроможденной - орбите неработающие спутники через 25 лет отправлялись в атмосферу, чтобы там разрушиться', - говорит Армель Керрет (Armel Kerrest), профессор права в университете Западной Бретани, работающий в комитете ООН. Но эта операция все еще сопряжена с немалыми трудностями. Проникая в верхние слои термосферы, со скоростью примерно 30 000 км/сек, обломки, подвергаясь воздействию температуры в 3 000 градусов, быстро разрушаются. Правда, каждый месяц десяток обломков размером больше 10 см оттуда выпадает. Эти падения не знают границ, даже, учитывая снижения риска из-за того, что две трети земного шара покрыты океанами. Так в 1989 году во Франции на поле неподалеку от Буржа упал один из баков от российского спутника 'Космос-1984'.

А завтра? Вместе с разработкой многочисленных проектов созвездий (сетей, состоящих из множества спутников), распространения наносателлитов или милитаризацией космоса, как это замышляют США, частота запусков должна увеличиться. Постоянная деятельность в космосе неизбежно повлечет за собой соответствующее возрастание количества космических отходов. Согласно последним расчетам, количество отходов, возможно, возрастет к концу нынешнего века в 10 раз (самых крупных будет 100 000)! А если так, то мы, неисправимые Прометеи, строим у себя над головой настоящую стену из отходов, которая скоро станет непроходимой.

Post-scriptum

Среди многочисленных отходов, заброшенных человеком в космос, где-то на низкой орбите (на высоте примерно от 300 до 1 000 км), по-видимому, находится около 1 тонны плутония-235, оказавшегося там благодаря атомным реакторам, обеспечивавшим топливом старые советские и американские спутники.

Источник: ИноСМИ.Ru

См. также:

Orbital Debris Quarterly News

Околоземная астрономия - 2005, «АиТ» 21-04-2005

Земная орбита превратилась в гигантскую космическую свалку, «АиТ» 05-02-2005

Предновогодние встречи в Пулково, «АиТ» 07-01-2005

Освоение космоса и проблема засорения околоземного пространства, «АиТ» 05-05-2004

На орбите Земли растет количество мусора, «АиТ» 03-04-2004

27-04-2005 Источник: ИноСМИ.Ru

Обсуждение материала
Материал еще не обсуждался. Вы можете создать первую тему обсуждения