Мусорная годовщина

Спутники регулярно выходят из строя и остаются на орбите, космонавты на Мире, а затем МКС теряют свои инструменты, отработавшие ступени ракет-носителей продолжают свое бесцельное путешествие, и мусора в космосе около Земли все прибывает. Однако самое страшное, что может случиться – разрушение спутника, так как при этом вместо одного крупного объекта, который вряд ли угодит в другой на космических просторах и который можно заметить заранее средствами наземного слежения, появляется множество мелких обломков, каждый их которых не менее опасен, чем целый аппарат, так как в случае столкновения будет иметь огромную скорость, и при этом недоступных для слежения из-за размеров.

Таких случаев пока было всего два. Первый имел место 11 января 2007 года, когда китайцы сознательно разрушили свой спутник, тестируя вооружение. Второй – 10 февраля 2009 года, когда случайно столкнулся давно отработавший российский и рабочий американский спутники. Выходит, пока что основной вклад в космический мусор вносят две основные космические державы, и их всеми силами пытается догнать Китай.

11 января 2007 года Китай сбил свой метеорологический спутник Фэнъюнь-1С, используя для этого ракету наземного базирования. Орбита аппарата имела среднюю высоту около 805 километров, так что две основные орбиты – низкая околоземная, где летает МКС, и геостационарная, где находятся телекоммуникационные аппараты, не пострадали. Тест прошел на удивление удачно – согласно оценкам NASA, в результате взрыва спутника и ракеты образовалось около 10000 осколков. Примерно 2600 из них имеют размер более 10 сантиметров. Вот так вот одним махом китайцы умудрились засорить космос так же, как США или Россия сумели бы лишь после нескольких тысяч запусков космических аппаратов (часть аппаратов могут уводиться с орбиты после выработки ресурса, но зато в мусор вносят вклад ступени ракет-носителей). NASA пытается отслеживать орбиты основных осколков этого столкновения. И, наверное, готовится отслеживать те, что появятся, когда Китай испытает анти-спутниковое оружие космического базирования. Вряд ли эту страну будет волновать проблема мусора, над которой задумываются в Европе, США и даже России.

Столкновение старого мертвого спутника Космос 2251 и рабочего Иридиум 33 стало менее богатым на осколки. Высоты орбит обоих аппаратов составляли примерно 788 километров. Спутники ударились практически перпендикулярно, имея относительную скорость около 10 км/с. Массы аппаратов составляли 1000 и 600 килограмм. В результате столкновения было замечено около 600 обломков. Хотя часть осколков могла заметно изменить орбиту, их угроза Международной космической станции маловероятна.

Вместе два описанных события внесли значительный вклад в замусоривание околоземного пространства – на их долю приходится более трети обломков на низкой околоземной орбите. На этой орбите сейчас работает или хотя бы часто проходит около 500 активных спутников. Всего же системой слежения за космосом (U.S. Space Surveillance Network) NASA в прошлом году было каталогизировано 5579 обломков. Разумеется, оптические и радиотелескопы неспособны увидеть весь мусор. Соринки размером менее миллиметра не могут быть замечены, а ведь именно их очень много образовалось при разрушении китайского спутника. Столкновения Космоса и Иридиума принесло меньше таких обломков, ведь цели взорвать аппарат не было. Миллиметровые частички тем не менее представляют опасность для космических аппаратов и людей, хотя полностью вывести из строя спутник или сильно повредить космонавта или его скафандр они вряд ли смогут. Тем не менее, небольшие повреждения сокращают срок службы аппаратов. Наглядное свидетельство этому – постепенный износ солнечных панелей Мира и МКС, хотя в него основной вклад вносят естественные объекты.

Стоит отметить, что околоземные аппараты и МКС (хотя скорее станция, которая придет ей на замену) все же пострадают от последствий столкновения и взрыва спутников. Это произойдет в процессе естественного увода мусора с орбиты, вызванного торможением в атмосфере. Хотя высота в 800 километров не позволяет говорить о заметном влиянии атмосферного сопротивления или аэродинамического момента на движение рабочих спутников, для мусора этот фактор – определяющий. Не имея системы управления, поддерживающей орбиту, мусор спускается все ниже и все быстрее. А поскольку у него нет времени жизни в несколько лет, как у рабочего аппарата, этот процесс может идти десятилетия, когда он заметно скажется на орбите частичек.

Обломки столкновения российского и американского спутников сгорят в атмосфере быстрее, чем обломки уничтоженного китайского аппарата из-за меньшей начальной высоте. Кроме того, большая часть Иридиума сделана из легких материалов, они будет спускаться быстрее. Сейчас в этом процессе наблюдается бум (точнее он имеет место, но совсем не наблюдается). Солнце находится на пике своей активности в очередном 11-летнем цикле, хотя сам цикл отличается умеренной активностью. Это значит, что атмосфера нашей планеты нагревается светилом чуть сильнее, что, в свою очередь, вызывает ее расширение. А значит, а каждой заданной высоте плотность атмосферы повышается, и высота орбиты космического мусора уменьшается быстрее. К середине прошлого года из 5579 обломков, за которыми велось слежение, около 570 сгорело в атмосфере, и многие другие заметно снизились. А самый пик солнечной активности ожидается в первой половине этого года.

Космос-журнал уже упоминал, что текущий солнечный цикл оказался самым слабым за последние 50 или даже 100 лет. Так что в ближайшие несколько лет скорость увода космического мусора с орбиты окажется меньше, чем при типичном солнечном цикле. Текущий цикл закончится около 2020 года, и к тому времени треть образовавшихся в двух неудачных космических событиях обломков сгорит. Однако дальнейшая судьба космического трафика зависит от будущего цикла. Большая часть моделей роста количества космического мусора, предсказывающих его быструю прибавку, исходит из возвращения солнечной активности к норме. Если этого не случится, печальные прогнозы еще ухудшатся.