Saat masuknya sampah antariksa yang terletak di bawah 600 km di atas bumi ke atmosfer planet terjadi dalam waktu beberapa tahun; untuk sampah yang lebih jauh, hal ini memerlukan waktu puluhan tahun atau bahkan berabad-abad. Namun, begitu berada di lapisan atas atmosfer, puing-puing kecil ruang angkasa terbakar tanpa mencapai beberapa puluh kilometer dari permukaan planet, yang berarti tidak mengancam kehidupan manusia dan penghuni bumi lainnya. Situasinya berbeda dengan puing-puing yang lebih besar; beberapa ilmuwan menyatakan bahwa ia mampu melewati seluruh lapisan atmosfer dan mencapainya permukaan bumi. Misalnya, pada tahun 1978, satelit Soviet Cosmos-594 jatuh ke wilayah Kanada, dan setahun kemudian, puing-puing dari satelit Amerika tersebar di Australia. stasiun luar angkasa.
Puing-puing jauh lebih berbahaya bagi pesawat ruang angkasa. Saat ini, beberapa ilmuwan menyatakan keprihatinan bahwa akumulasi lebih lanjut dapat menyebabkan penghentian peluncuran satelit dan penerbangan luar angkasa. Faktanya, puing-puing tersebut memiliki kecepatan terbang bebas yang cukup tinggi, dan jika terjadi tabrakan yang tidak disengaja dengan pesawat ruang angkasa, dapat menyebabkan kerusakan yang signifikan. Dalam beberapa dekade terakhir saja, beberapa kasus kerusakan pada satelit, pesawat ruang angkasa penumpang, dan stasiun orbit dengan puing-puing yang terletak di ruang dekat Bumi telah diketahui, dan saat ini situasinya bahkan lebih buruk lagi.
Saat ini, metode belum dikembangkan untuk mencegah puing-puing memasuki orbit rendah Bumi atau menghancurkannya; hanya pergerakan dan lokasi limbah luar angkasa yang dipantau. Namun, para ilmuwan negara yang berbeda mengusulkan berbagai metode untuk mengatasi masalah ini, dimulai dengan pengumpulan sampah luar angkasa dengan jaring logam raksasa dan diakhiri dengan penemuan kapal tunda luar angkasa yang mampu menghilangkan puing-puing di luar angkasa. Baru-baru ini ilmuwan Amerika diusulkan untuk membuang puing-puing menggunakan debu tungsten yang tersebar di seluruh bumi dalam bentuk cangkang setebal 30 km. Dalam hal ini, awan debu tungsten harus memperlambat puing-puing kecil, membersihkan ruang dekat Bumi dari puing-puing tersebut.
Pada saat yang sama, aturan baru untuk penggunaan ruang sedang dikembangkan. Misalnya, di dalam setiap satelit buatan harus terdapat cadangan bahan bakar, yang memungkinkan, setelah tanggal kedaluwarsanya, untuk mengarahkan satelit ke Bumi atau memindahkannya ke area khusus di orbit dekat Bumi. Selain itu, pendorong roket harus dilengkapi dengan sistem pembuangan bahan bakar untuk menghindari ledakan berikutnya. Namun, langkah-langkah ini tidak cukup, dan masalah sampah luar angkasa masih tetap terbuka hingga saat ini.
Kendaraan peluncuran Falcon 9 beberapa hari lalu membawa truk luar angkasa Dragon, membawa pengumpul puing-puing ruang angkasa eksperimental, kendaraan RemoveDebris. Ini akan memungkinkan pengujian dalam praktik teknologi untuk membersihkan sisa pesawat ruang angkasa dan pecahannya menggunakan tombak dan jaring. Seberapa penuhkah ruang dekat Bumi? Apakah akan ada cukup ruang untuk satelit baru? Kami memutuskan untuk menyelidiki masalah ini dengan bantuan seorang peneliti dari Institut matematika terapan dinamai M.V. Keldysh Mikhail Zakhvatkin.
Mesin seperti RemoveDebris akan mendapatkan pekerjaan yang sesuai untuk mereka. Menurut program studi puing-puing luar angkasa NASA, jumlah benda puing yang berukuran lebih dari 10 sentimeter mendekati 20 ribu, dan massa totalnya mendekati 8 ribu ton, dan sebagian besar merupakan puing-puing pesawat ruang angkasa.
Menurut perhitungan Badan Antariksa Eropa, jumlah benda yang lebih besar dari satu sentimeter mencapai 750 ribu, dan pecahan yang lebih kecil bisa ribuan kali lebih banyak. Sejumlah besar pecahan kecil berukuran mikron dihasilkan oleh pengoperasian mesin, di antaranya terdapat banyak partikel kecil cat, dan debu buatan ini telah menyebabkan kerusakan nyata, meninggalkan lubang dan kawah mikro pada rumah dan solar. panel pesawat ruang angkasa.
Dari manakah asal sampah?
Kawah mikro akibat tumbukan puing-puing luar angkasa pada kaca jendela pesawat ulang-alik Endeavour (misi STS-126)
Pada saat yang sama, cadangan puing-puing di orbit terus diisi ulang - setiap tahun sekitar seratus pesawat ruang angkasa baru muncul di ruang dekat Bumi, dan ini bukan hanya satelit, tetapi juga roket tahap ketiga dan tahap atas.
Peningkatan jumlah benda sampah luar angkasa yang berukuran lebih dari 10 sentimeter. Garis-garis tersebut melambangkan (dari atas ke bawah): 1. Jumlah seluruh benda yang mengorbit; 2. Puing-puing kecil akibat rusaknya satelit; 3. Pesawat Luar Angkasa; 4. Fragmen terpisah dari pesawat ruang angkasa akibat operasi normal; 5. Roket tingkat atas.
Cepat atau lambat, padatnya populasi orbit akan menyebabkan “masalah utilitas”, dan pada tahun 1978, karyawan NASA Donald Kessler dan Burton Cours-Palais sampai pada kesimpulan bahwa dalam waktu dekat, tabrakan antara satelit yang gagal akan mulai terjadi. terjadi begitu sering sehingga jumlah puing-puing akan bertambah secara eksponensial (bahkan jika peluncuran ruang angkasa berhenti sama sekali) dan akhirnya cincin puing-puing pesawat ruang angkasa akan terbentuk di sekeliling Bumi, mirip dengan cincin Saturnus. Mereka memperkirakan tabrakan pesawat ruang angkasa pertama akan terjadi sebelum tahun 2000. Kenyataannya, tabrakan satelit Kosmos-2251 dan Iridium 33 terjadi pada 19 Februari 2009, dan “pertemuan” mereka segera menghasilkan 1.150 keping puing yang sangat besar sehingga dapat diketahui oleh radar sistem kendali luar angkasa.
Meskipun sindrom Kessler - reaksi berantai yang tidak terkendali dari penghancuran perangkat di orbit dan transformasi ruang dekat Bumi menjadi zona terlarang - hanya dapat kita amati dalam film seperti "Gravity" atau "Wally-E", puing-puing luar angkasa sudah ada. menjadi gangguan yang nyata. Cukuplah untuk diingat bahwa Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) secara teratur harus menyesuaikan orbitnya untuk menghindari tabrakan, dan bahkan lebih sering lagi, kosmonot harus meninggalkan semuanya dan naik ke pesawat ruang angkasa Soyuz untuk menunggu saat stasiun tersebut berada dalam jarak yang sangat dekat dengan stasiun tersebut. pecahan puing luar angkasa. Bagian-bagian yang dikirim ke Bumi dari ISS sering kali mengalami kerusakan mikro - bekas benturan puing-puing kecil.
Jejak dampak dari fragmen mikroskopis puing-puing ruang angkasa
Beberapa pembersihan mandiri di ruang dekat Bumi masih terjadi, jelasnya T+1 peneliti Institut Matematika Terapan dinamai M.V. Keldysh Mikhail Zakhvatkin. Menurutnya, dalam siklus 11 tahun aktivitas matahari Sekitar 250–300 objek limbah per tahun harus dikeluarkan dari katalog - mereka akan memasuki atmosfer dan terbakar. Namun kecepatan pembersihan ini sangat bervariasi tergantung pada fase siklus aktivitas matahari (selama periode aktif Matahari, atmosfer bumi “membengkak” dan mulai memperlambat objek lebih banyak) dan ketinggian orbit.
“Meski pengaruh atmosfer terasa pada ketinggian hingga 1.500 kilometer, namun rem atmosfer hanya efektif pada orbit rendah Bumi, yaitu pada orbit yang tingginya hingga 500–600 kilometer. Di zona ini, satelit tanpa peningkatan orbit secara konstan dengan bantuan mesin dapat bertahan maksimal beberapa dekade, kemudian akan memasuki atmosfer dan terbakar. Namun sudah berada di ketinggian 700-1000 kilometer, pesawat ruang angkasa dapat bertahan selama 50-100 tahun, dalam skala kehidupan manusia - hampir selamanya. Selain itu, orbit ini adalah yang paling populer; terdapat banyak satelit sinkron matahari di sana, karena tidak perlu mengeluarkan banyak bahan bakar untuk mempertahankan orbit ini. Banyak perangkat diluncurkan ke ketinggian ini karena mereka dapat bertahan lama di sana,” kata ilmuwan tersebut.
Distribusi jumlah satelit tergantung pada ketinggian orbit
Tingkat dari 700 hingga 1000 kilometer adalah yang paling populer dan paling cepat dihuni, tetapi bahkan pada ketinggian ini, penerapan skenario bencana yang dijelaskan oleh Kessler masih akan terjadi di masa depan.
“Ada 13 ribu satelit di orbit rendah; dalam 200 tahun, dalam skenario paling negatif, jumlahnya akan meningkat menjadi 100 ribu, yang berarti kemungkinan tabrakan akan meningkat sekitar 100 kali lipat. Saat ini, kemungkinan terjadinya tabrakan yang dahsyat kira-kira terjadi setiap lima tahun sekali; seiring dengan meningkatnya kemungkinan tabrakan, kita memperoleh nilai sekitar 20 insiden per tahun per populasi 100 ribu kendaraan. Risiko ini tidak terlalu tinggi sehingga membuat peluncuran satelit ke zona ini tidak masuk akal secara komersial,” jelas Zakhvatkin.
Namun, ilmuwan tersebut percaya bahwa masalah ini tidak boleh bertambah buruk jika solusinya diserahkan kepada generasi mendatang, sehingga langkah-langkah untuk memerangi polusi di ruang dekat Bumi perlu dilakukan sekarang.
Bersihkan di tempat yang tidak ada sampah
Pertama-tama, alangkah baiknya jika tidak ada lagi puing-puing luar angkasa, dan untuk itu pesawat ruang angkasa harus tidak meledak. Sumber utama pecahan kecil di orbit saat ini bukanlah tabrakan satelit satu sama lain (sejauh ini kita hanya mengetahui satu peristiwa seperti itu - tabrakan Iridium dengan Kosmos, yang telah dibahas di atas), tetapi yang disebut “peristiwa fragmentasi”, pemusnahan kendaraan karena berbagai sebab internal.
Menurut perkiraan NASA, pada Agustus 2007, tercatat 194 kasus penghancuran satelit secara eksplosif, roket tahap atas dan tahap atas, dan 51 peristiwa anomali lainnya - pemisahan fragmen apa pun (panel surya, potongan isolasi termal, bagian struktural ) dari sisa peralatan utuh. Pada saat yang sama, ledakan kendaraan di orbit merupakan sumber dari sekitar 47 persen total jumlah benda sampah luar angkasa.
Pesawat ruang angkasa meledak terutama karena sisa bahan bakar yang terlalu panas di dalam tangki - oleh karena itu, kehancuran akibat ledakan terjadi di lebih dari 45 persen kasus. Salah satu insiden tersebut, yang diberitakan secara luas di media, terjadi pada tanggal 19 Oktober 2012, ketika tahap atas Briz-M meledak di orbit, menciptakan awan yang terdiri lebih dari 100 keping puing. Baru-baru ini, satu setengah bulan yang lalu, tangki bahan bakar tambahan di tahap atas Fregat, yang digunakan untuk meluncurkan satelit Angosat-1, setelah itu 25 fragmen lainnya muncul di katalog objek luar angkasa.
“Masalah ini cukup sederhana untuk diselesaikan - Anda perlu memastikan pasivasi kendaraan bekas, yaitu memasang katup ke dalam tangki yang akan mengeluarkan uap bahan bakar, atau menjaga mesin tetap berjalan hingga benar-benar habis, sebaiknya sambil menurunkan orbitnya. kendaraan,” kata Mikhail Zakhvatkin.
Namun, ia mencatat, jika frekuensi peluncuran pesawat ruang angkasa baru ke orbit rendah saat ini dipertahankan dan tindakan signifikan diambil untuk menghilangkan satelit bekas dan mempasifkannya, jumlah total objek yang berukuran lebih dari 10 sentimeter masih akan meningkat sebesar 30 persen dibandingkan dengan yang lain. 200 tahun mendatang. “Pada saat yang sama, peran utama dalam pertumbuhan jumlah ini akan dimainkan oleh tabrakan satelit di wilayah yang sangat padat penduduknya pada ketinggian 700-1000 kilometer, yang terbesar akan terjadi setiap 5-9 tahun sekali,” jelasnya. ilmuwan.
Cara membersihkan diri sendiri
Aturan untuk mencegah peningkatan beban puing di orbit telah lama dikembangkan - terdapat rekomendasi PBB, dan standar terkait telah disetujui oleh ISO. Namun, sejauh ini tidak ada perjanjian internasional yang mengikat secara hukum di bidang ini, dan setiap negara dipandu oleh peraturannya sendiri, terkadang bertindak merugikan kepentingan bersama, misalnya, pada tahun 2007 Tiongkok menembak jatuh satelit cuacanya sendiri akibatnya lebih dari 2 ribu pecahan puing luar angkasa baru muncul di orbit.
Rekomendasi umum umumnya cukup sederhana - pindahkan kendaraan bekas ke tempat yang tidak akan mengganggu satelit baru, dan, jika mungkin, kirimkan ke orbit rendah sehingga terbakar di atmosfer. Selama ini aturan tersebut umumnya hanya berlaku untuk perangkat yang berada di orbit geostasioner pada ketinggian 36 ribu kilometer. Ruang di stasiun geostasioner adalah sumber daya yang langka, sehingga satelit geostasioner yang telah memenuhi tujuannya ditempatkan di “orbit pembuangan” 100-200 kilometer lebih tinggi, jelas Zakhvatkin. Namun, di orbit lain aturan ini tidak selalu dipatuhi.
Berbagai pilihan perangkat untuk mengeluarkan satelit dari orbit dengan pengereman (dari atas ke bawah dari kiri ke kanan): 1. Menggunakan tabung gas tiup - karena hambatan udara; 2. Menggunakan film yang direntangkan pada batang teleskopik - karena hambatan udara; 3. Sabuk dengan penyeimbang - karena gradien gravitasi; 4. Kabel penghantar - karena medan magnet.
PERUSAHAAN DIrgantara GLOBAL
Di satu sisi, tidak layak secara komersial untuk membawa pasokan bahan bakar ke dalam satelit yang dimaksudkan hanya untuk menghilangkan orbit perangkat tersebut pada akhir masa pakainya. Di sisi lain, banyak satelit, terutama perangkat mikro berstandar CubeSat, tidak memiliki mesin sendiri sama sekali. Insinyur menawarkan banyak pilihan perangkat tambahan yang dapat mempercepat deorbit kendaraan. Ini adalah, misalnya, silinder tiup, yang meningkatkan luas perangkat dan, karenanya, hambatan udara, yang memperlambat perangkat karena pengaruh medan elektromagnetik. Namun sejauh ini belum ada satupun perangkat tersebut yang menjadi standar.
Kendaraan khusus untuk membersihkan puing-puing luar angkasa, meskipun biaya proyeknya mahal, dapat berguna dalam mencegah kasus fragmentasi kendaraan besar. “Satelit berukuran besar berpotensi menimbulkan ribuan pecahan kecil yang mungkin timbul akibat tabrakan dengan satelit lain atau kehancuran spontan. Sebuah "pembersih" khusus dapat menghilangkan benda-benda besar ini, yang berpotensi terfragmentasi, sehingga benda-benda tersebut tidak tetap berada dalam orbitnya tanpa batas waktu. Jika kita memindahkan sekitar 4-5 objek dari orbit tinggi per tahun, hal ini dapat mengimbangi potensi peningkatan jumlah fragmen kecil dalam jangka panjang,” kata Zakhvatkin.
Ada banyak kekhawatiran tentang rencana Elon Musk untuk sekitar 12 ribu satelit sistem Starlink, yang seharusnya menyediakan akses global ke Internet. Namun, Mikhail Zakhvatkin yakin proyek ini tidak akan memperburuk situasi puing-puing luar angkasa secara serius.
“Untuk konstelasi sistem Starlink dan Oneweb rencananya akan menggunakan orbit dengan ketinggian lebih dari 1,1 ribu kilometer. Kini konsentrasi pecahan yang berpotensi berbahaya di kawasan ini jauh lebih rendah dibandingkan nilai di ketinggian 800-900 kilometer. Oleh karena itu, menambahkan perangkat dalam jumlah besar tidak akan membuat situasi di orbit ini menjadi kritis,” kata ilmuwan tersebut.
Sergei Kuznetsov
Puing-puing luar angkasa
Distribusi puing-puing di ruang dekat Bumi
Di bawah puing-puing luar angkasa mengacu pada semua benda buatan dan pecahannya di ruang angkasa yang sudah rusak, tidak berfungsi dan tidak akan pernah lagi dapat digunakan untuk tujuan yang berguna, namun merupakan faktor berbahaya yang mempengaruhi berfungsinya pesawat ruang angkasa, terutama yang berawak. Dalam beberapa kasus, benda puing-puing luar angkasa yang berukuran besar atau mengandung bahan berbahaya (nuklir, beracun, dll.) di dalamnya dapat menimbulkan bahaya langsung bagi Bumi - jika terjadi deorbit yang tidak terkendali, pembakaran tidak sempurna saat melewati lapisan padat bumi. Atmosfer bumi dan puing-puing berjatuhan daerah berpenduduk, fasilitas industri, komunikasi transportasi dll.
Masalah kontaminasi ruang dekat Bumi dengan “puing-puing luar angkasa”, sebagai masalah yang murni teoretis, pada dasarnya muncul segera setelah peluncuran satelit Bumi buatan pertama pada akhir tahun lima puluhan. Status resminya diterima di tingkat internasional setelah laporan Sekretaris Jenderal PBB berjudul “Dampak Kegiatan Luar Angkasa terhadap lingkungan“10 Desember, di mana secara khusus dicatat bahwa masalahnya bersifat internasional dan global: tidak ada kontaminasi pada ruang dekat bumi nasional, ada kontaminasi pada ruang luar bumi, yang berdampak negatif terhadap semua negara.
Perlunya tindakan untuk mengurangi intensitas sampah antariksa buatan manusia menjadi jelas ketika mempertimbangkan hal ini skenario yang mungkin eksplorasi ruang angkasa di masa depan. Ada perkiraan tentang apa yang disebut “efek kaskade”, yang dalam jangka menengah mungkin timbul dari tumbukan timbal balik antara benda dan partikel “puing-puing ruang angkasa”. Ketika mengekstrapolasi kondisi kontaminasi orbit rendah Bumi (LEO) saat ini, bahkan dengan mempertimbangkan langkah-langkah untuk mengurangi jumlah ledakan orbit di masa depan (42% dari seluruh sampah ruang angkasa) dan langkah-langkah lain untuk mengurangi sampah buatan manusia, dampak ini dapat berdampak pada jangka panjang menyebabkan peningkatan yang sangat besar dalam jumlah objek puing-puing orbital di LEO dan, sebagai konsekuensinya, ketidakmungkinan praktis untuk eksplorasi ruang angkasa lebih lanjut. Diasumsikan bahwa “setelah tahun 2055, proses reproduksi diri dari sisa-sisa aktivitas luar angkasa manusia akan menjadi masalah yang serius”
Karakteristik puing-puing luar angkasa
Kontribusi terhadap terciptanya sampah luar angkasa menurut negara: Cina - 40%; Amerika Serikat - 27,5%; Rusia - 25,5%; negara lain - 7%.
Metode untuk melindungi pesawat ruang angkasa dari tabrakan dengan pesawat ruang angkasa
Praktis tidak ada tindakan efektif untuk melindungi objek puing-puing luar angkasa yang berdiameter lebih dari 1 cm.
Metode untuk membersihkan dan menghancurkan puing-puing
Langkah-langkah praktis yang efektif untuk menghancurkan puing-puing ruang angkasa di orbit lebih dari 600 km (di mana efek pembersihan dari pengereman tidak mempengaruhi atmosfer) tidak ada pada tingkat perkembangan teknologi umat manusia saat ini. Meskipun sejumlah proyek lainnya dipertimbangkan, misalnya, proyek satelit yang akan mencari puing-puing dan menguapkannya dengan sinar laser yang kuat, atau laser berbasis darat yang akan memperlambat masuknya puing-puing dan selanjutnya terbakar di atmosfer. , atau perangkat yang akan mengumpulkan sampah untuk diproses lebih lanjut. Pada saat yang sama, relevansi tugas untuk memastikan keselamatan penerbangan luar angkasa dalam kondisi pencemaran teknogenik ruang dekat Bumi (NEO) dan mengurangi bahaya terhadap benda-benda di Bumi jika benda luar angkasa masuk secara tidak terkendali ke dalam lapisan padat. atmosfer dan jatuhnya mereka ke Bumi berkembang pesat. Oleh karena itu, untuk memastikan solusi terhadap masalah ini, kerja sama internasional dalam isu “puing-puing luar angkasa” dikembangkan di bidang-bidang prioritas berikut:
- Pemantauan lingkungan NEO, termasuk wilayah orbit geostasioner (GEO): memantau “puing-puing luar angkasa” dan memelihara katalog objek “puing-puing luar angkasa”.
- Pemodelan matematis “puing-puing luar angkasa” dan penciptaan internasional sistem Informasi untuk memprediksi kontaminasi pesawat ruang angkasa dan bahayanya terhadap penerbangan luar angkasa, serta dukungan informasi tentang peristiwa pendekatan berbahaya pesawat ruang angkasa dan masuknya pesawat ruang angkasa yang tidak terkendali ke lapisan padat atmosfer.
- Pengembangan metode dan sarana untuk melindungi pesawat ruang angkasa dari pengaruh partikel “puing-puing ruang angkasa” berkecepatan tinggi.
- Pengembangan dan penerapan langkah-langkah yang bertujuan untuk mengurangi kontaminasi area limbah.
Karena belum ada metode yang dapat diterima secara ekonomi untuk membersihkan puing-puing luar angkasa, perhatian utama dalam waktu dekat akan diberikan pada tindakan pengendalian yang mengecualikan pembentukan puing-puing, seperti pencegahan ledakan orbital yang menyertai penerbangan elemen-elemen teknologi, pemindahan pesawat ruang angkasa bekas ke orbit pembuangan, dan perlambatan ke atmosfer, dll.
Pada saat yang sama, karena sebagian besar tindakan untuk mengurangi kontaminasi secara langsung atau tidak langsung mempengaruhi pembentukan penampilan dan daya saing teknologi luar angkasa yang menjanjikan dan terkait dengan biaya yang signifikan untuk proyek modernisasinya, peraturan umum dan standar yang menjanjikan untuk kontaminasi benda-benda luar angkasa harus dipenuhi. diadopsi secara hati-hati dan secara global.
Organisasi nasional
Saat ini, hanya dua negara – Rusia dan Amerika Serikat – yang memiliki kemampuan dan memantau seluruh ruang dekat Bumi dalam hal kontaminasi buatan manusia, dengan mengandalkan sistem kontrol ruang angkasa nasional mereka.
Rusia (Uni Soviet)
Pada bulan Juli 1996, di ketinggian sekitar 660 km, sebuah satelit Prancis bertabrakan dengan pecahan roket Arian Prancis tahap ketiga.
Signifikansi historis dari puing-puing orbital
Sejarawan sains menunjukkan bahwa beberapa objek di orbit, yang dianggap sampah, akan menarik bagi para arkeolog luar angkasa di masa depan dan oleh karena itu harus dilestarikan.
Lihat juga
- Planetes (serial anime tentang pengumpul sampah luar angkasa)
Catatan
Menurut data yang diberikan para ilmuwan asal Amerika Serikat, saat ini terdapat lebih dari 23 ribu benda buatan di orbit planet kita yang dapat digolongkan sebagai sampah luar angkasa. Ini termasuk “satelit mati”, sisa bagian dari roket yang meledak, dan lain-lain.
Kita terutama berbicara tentang benda yang lebih besar dari 10 sentimeter. Semuanya tercantum dalam katalog khusus dan memiliki nomor identifikasi tersendiri. Ngomong-ngomong, pada tahun 2013, jumlah fragmen di orbit Bumi, menurut katalog Amerika, hanya 16.600.
Masalah sampah luar angkasa
Saat ini, para ilmuwan semakin mulai berbicara tentang penyumbatan orbit dekat bumi dengan puing-puing luar angkasa. Pada pertengahan April, Badan Antariksa Eropa melaporkan bahwa sudah terdapat begitu banyak pecahan buatan di orbit sehingga menjadi sangat sulit untuk dipantau, dan hal ini dapat menyebabkan berbagai kecelakaan. Sampah yang terkumpul selama beberapa dekade tidak memiliki nilai ilmiah, namun menimbulkan ancaman bagi ISS, satelit yang berfungsi, dan penerbangan luar angkasa. Laporan yang disampaikan ESA memuat angka-angka sebagai berikut:
“Dengan menggunakan radar berbasis darat yang kuat dan instrumen optik lainnya, kami telah menentukan bahwa terdapat sekitar lebih dari 700.000 objek yang lebih besar dari 1 sentimeter dan sekitar 170 juta fragmen yang lebih besar dari 1 milimeter di orbit. Jumlah ini terus bertambah setiap tahunnya.”
Masalah sampah antariksa kini menjadi masalah yang mendesak, dan jika hal ini tidak diselesaikan, kita berisiko berada dalam situasi di mana umat manusia tidak lagi dapat pergi ke luar angkasa; dan ruang tersebut akan tertutup bagi kita. Namun, ada banyak proyek yang implementasinya akan membantu memecahkan masalah ini. Misalnya, Dr. Siegfried Jason ingin membuat perangkat dengan berat sekitar 100 gram yang dapat menangkap puing-puing dan mengirimkannya ke atmosfer planet, tempat ia akan terbakar. Ada pula yang mengusulkan pengiriman sampah luar angkasa ke Mars. Sayangnya, karena faktor finansial, usulan apa pun yang ada, katanya, sejauh ini hanya di atas kertas.
Dan masih belum diketahui bagaimana para ilmuwan ingin menghancurkan unsur radioaktif. Pada tahun 60an-80an abad terakhir, Uni Soviet meluncurkan sejumlah besar satelit pengintai maritim US-A ke luar angkasa. Ada setiap perangkat di dalamnya reaktor nuklir dengan 30 kilogram uranium-235 yang diperkaya. Serangkaian 30 perangkat diluncurkan, beberapa di antaranya telah “kembali” ke Bumi. Salah satunya, Cosmos 954, jatuh ke Kanada pada tahun 1978. Puing-puing satelit menyebabkan kontaminasi radioaktif di wilayah tersebut (untungnya, wilayah tersebut berpenduduk jarang), yang menyebabkan skandal internasional yang besar. Satelit-satelit yang tidak berfungsi yang tersisa “terkubur” dalam orbit pada ketinggian sekitar 1000 kilometer, di mana para ahli memperkirakan satelit-satelit tersebut akan mampu bertahan selama 2000 tahun ke depan.
ISS dan puing-puing luar angkasa
Mei lalu, astronot Inggris Timothy Peake, yang saat itu bekerja di ISS, mengirimkan gambar ini kembali ke bumi.
Foto tersebut dengan jelas menunjukkan adanya retakan kecil, yaitu kerusakan pada jendela kapal. Para ahli dari Badan Antariksa Eropa menjelaskan, kerusakan tersebut disebabkan oleh pecahan logam dari luar. "tidak lebih dari seperseribu milimeter". Faktanya, benda sebesar ini tidak dapat menyebabkan kerusakan serius pada stasiun, namun pecahan dengan diameter lebih dari 1 sentimeter yang terbang melintasi angkasa dengan kecepatan peluru dapat menyebabkan situasi kritis. Menakutkan membayangkan apa yang akan terjadi pada stasiun jika sepotong besi berukuran lebih dari 10 sentimeter menabraknya.
ISS berada di orbit rendah Bumi pada ketinggian sekitar 400 kilometer di atas permukaan laut (LEO memiliki ketinggian 160 hingga 2000 km). Patut dikatakan bahwa semua penerbangan luar angkasa terjadi dan berlangsung di wilayah LEO, dan sebagian besar satelit buatan Bumi diluncurkan di sini, sehingga sejumlah besar sampah terkonsentrasi di sini.
Kemungkinan tabrakan antara ISS dan benda-benda tersebut selalu ada, untungnya kita hidup di abad ke-21, dan teknologi memungkinkan kita melacak pergerakan puing-puing luar angkasa. Di sekitar stasiun terdapat apa yang disebut “perimeter pelindung” berbentuk kotak pizza. Dimensinya adalah tinggi 4 kilometer (turun dan naik 2 km dari stasiun) serta lebar dan panjang 25 kilometer. Jika ada puing-puing yang berada dalam zona perlindungan ini, alarm akan muncul di monitor layanan darat USSTRATCOM yang bertanggung jawab untuk melacak puing-puing.
Operator memperingatkan NASA tentang bahaya yang akan datang dan mulai menyesuaikan ketinggian ISS: menaikkan atau menurunkan stasiun untuk menghindari tabrakan. Jelas bahwa potongan besi yang sangat kecil, seukuran lubang jarum, sangat sulit dilacak, dan seperti yang kami tulis di atas, tidak menimbulkan bahaya bagi ISS.
Untuk ukurannya, Stasiun Luar Angkasa Internasional sangat mobile (beratnya hanya lebih dari 400 ton). Ia dilengkapi dengan empat gyrodyne - perangkat inersia yang memungkinkan stasiun mengubah arah di ruang angkasa. Selain itu, ISS memiliki beberapa set pendorong yang memungkinkannya berputar. Manajemen terjadi dari bawah oleh layanan khusus.
ISS tertahan di orbit rendah Bumi karena gaya gravitasi Bumi. Tanpa daya tarik ini, stasiun akan terbang ke luar angkasa. Berdasarkan hukum gravitasi universal, ternyata ISS seolah-olah jatuh ke Bumi, namun “merindukan”, selain itu masih bergerak “samping” (jangan lupa, planetnya bulat). Agar gerakan ini tidak berhenti, perlu untuk memilih “kecepatan menyamping” ini dengan benar. Untuk ISS kecepatannya 8 km/s.
Satu nuansa lagi. Pada ketinggian di mana ISS berada, atmosfer dapat dilacak - cangkang gas yang berputar bersama planet kita. Stasiun itu seolah-olah “bergesekan” dengannya dan melambat, semakin dekat ke Bumi. Untuk mencegah rumah kosmik runtuh sepenuhnya, ketinggiannya perlu dinaikkan secara teratur.
Dengan cara yang sama, puing-puing luar angkasa “bekerja” dan berputar mengelilingi Bumi di LEO. Dengan dua perbedaan - ia memiliki kecepatan lebih tinggi daripada ISS, dan tidak dikendalikan dari pos komando. Puing-puing dari berbagai perangkat terus berjatuhan. Setiap tahun, sekitar 150 ton sampah memasuki atmosfer bumi. Fragmen yang lebih kecil terbakar di atmosfer, yang lebih besar tenggelam di lautan, namun terkadang bisa runtuh di permukaan padat. Insiden paling menonjol dalam beberapa dekade terakhir adalah jatuhnya tangki bahan bakar tahap kedua kendaraan peluncuran Delta 2 pada tahun 1997. Sepotong logam jatuh di Texas. Untungnya, tidak ada yang terluka.
Ada juga puing-puing di orbit geostasioner, yang dimulai pada ketinggian lebih dari 30.000 km. Diketahui bahwa semakin tinggi orbitnya, semakin rendah gaya gravitasinya, dan semakin sedikit gangguan atmosfer, yang berarti puing-puing dapat bertahan lebih lama - selama berabad-abad!
Pemimpin dalam jumlah puing yang tertinggal di luar angkasa
Sebagian besar sampah luar angkasa terdiri dari pecahan yang terbentuk selama ledakan roket atau satelit yang disengaja atau spontan. Sebagian besar ledakan ini “direncanakan”. Selama Perang dingin Uni Soviet dan Amerika Serikat melakukan banyak penerbangan luar angkasa di bawah program militer, dan beberapa kapal yang gagal menyelesaikan tugas tersebut hancur begitu saja di luar angkasa.
Namun ada juga situasi darurat ketika perangkat meledak secara tidak sengaja karena beberapa masalah pada sistem. Misalnya, pada tahun 1960-an, penyebab utama bencana luar angkasa adalah uap bahan bakar roket, yang tidak sempat terbakar selama pengoperasian sistem propulsi. Pada tahun 1965, karena sisa bahan bakar di dalam tangki, satu tahap roket Transstage Amerika meledak, mengakibatkan roket tersebut pecah menjadi 500 bagian. Semua pecahan ini tetap berada di luar angkasa.
Tempat pertama dalam ledakan di orbit adalah milik... Rusia. Sejak tahun 1991, setidaknya telah terjadi 35 kecelakaan yang melibatkan rudal Rusia. Orang hanya bisa menebak apa hubungannya. Salah satu penyebabnya adalah menurunnya kualitas teknologi luar angkasa yang diproduksi. Masalah ini dimulai setelah runtuhnya Uni Soviet. Kami sangat kecewa karena penurunan industri roket dan luar angkasa ini masih belum dapat diatasi.
Menemukan kesalahan? Silakan pilih sepotong teks dan klik Ctrl+Masuk.
Selama bertahun-tahun eksplorasi ruang angkasa, banyak benda tidak berguna terkumpul di sana. Lulusan MSTU. Bauman, yang mengkhususkan diri dalam pemodelan kompleks ruang angkasa Anna Lozhkina menjelaskan asal usul sampah ini, dari mana asalnya dan mengapa tidak sampai ke kepala kita, menceritakan apa yang bisa dilakukan untuk menjaga kebersihan luar angkasa.
Benda apa saja yang mengorbit planet kita?
Pertama-tama, ini adalah teknik yang diluncurkan oleh manusia.
Kendaraan penginderaan jauh dan stasiun luar angkasa antarplanet (ISS) bergerak di orbit rendah Bumi, pada ketinggian 160 hingga 2000 kilometer.
Di orbit geostasioner yang lebih jauh, ketinggiannya kira-kira 36 ribu kilometer di atas permukaan planet, satelit “melayang” untuk siaran langsung program televisi dan berbagai sistem komunikasi.
Faktanya, satelit-satelit bergerak dengan kecepatan linier dan sudut yang sangat tinggi, mengimbangi rotasi bumi, sehingga masing-masing satelit terletak di atas titiknya sendiri di planet - seolah-olah tergantung di atasnya.
Selain itu, terdapat berbagai “puing luar angkasa” di orbit.
Dari mana asal sampah di luar angkasa jika tidak ada orang yang tinggal di sana?
Sama seperti di Bumi, sampah di luar angkasa merupakan hasil karya manusia. Ini adalah tahapan kendaraan peluncuran yang dihabiskan, puing-puing dari satelit yang bertabrakan atau meledak.
Jumlah kendaraan yang dikirim ke luar angkasa sejak tahun 1957 hingga saat ini telah melebihi 15 ribu. Sudah semakin ramai di orbit rendah.
Beberapa peralatan menjadi usang - beberapa perangkat kehabisan bahan bakar, peralatan lainnya rusak. Satelit semacam itu tidak lagi bisa dikendalikan, melainkan hanya dilacak.
Sebentar lagi akan ada begitu banyak satelit dan puing-puing luar angkasa di sekitar bumi sehingga mustahil untuk meluncurkan satelit baru atau terbang menjauh dari Bumi dengan roket.
Tabrakan bahkan benda-benda kecil yang bergerak dengan kecepatan orbit dengan sudut satu sama lain menyebabkan kehancuran yang signifikan. Jadi, permen karet yang terbang ke orbit ISS dapat menembus cangkang stasiun dan membunuh seluruh awaknya.
Efek serupa - peningkatan jumlah puing-puing di orbit rendah Bumi akibat tabrakan benda - disebut sindrom Kessler dan berpotensi menyebabkan ketidakmungkinan total menggunakan luar angkasa saat diluncurkan dari Bumi di masa depan.
Bagaimana keadaan di orbit geostasioner? Penduduknya juga padat, tempat di sana mahal bahkan ada daftar tunggu. Oleh karena itu, segera setelah masa pakai perangkat berakhir, perangkat tersebut dikeluarkan dari stasiun geostasioner, dan satelit berikutnya terbang ke posisi yang dikosongkan.
Ke mana perginya sampah luar angkasa?
Dari orbit rendah Bumi, benda besar apa pun turun ke atmosfer, di mana ia terbakar dengan cepat dan seluruhnya - bahkan abu pun tidak jatuh ke kepala kita.
Namun dengan potongan kecil, situasinya menjadi lebih rumit. Beberapa organisasi di Amerika Serikat dan Rusia hanya melacak pesawat ruang angkasa dan puing-puing yang berukuran lebih dari 10 cm yang hampir mustahil untuk dihitung.
Dari orbit geostasioner, satelit-satelit yang sudah ketinggalan zaman atau tidak berfungsi secara normal dipindahkan lebih jauh, ke ketinggian sekitar 40 ribu kilometer, untuk memberi ruang bagi pesaing baru.
Jadi, di belakang stasiun geostasioner, muncul orbit penguburan, tempat satelit “mati” akan terbang secara inersia selama ratusan tahun.
Apa yang terjadi pada pesawat luar angkasa?
Kapal tempat manusia pergi ke luar angkasa kembali ke Bumi, tempat mereka menjalani hidup di museum atau pusat penelitian.
Sampah yang dihasilkan selama aktivitas kehidupan penghuni stasiun luar angkasa internasional pasti tidak akan berakhir di luar angkasa. Itu dirakit dengan hati-hati, dimuat ke kapal pengangkut - kapal yang membawa semua yang mereka butuhkan, dan berangkat menuju Bumi. Dalam perjalanan pulang, kapal ini hampir terbakar seluruhnya di atmosfer atau tenggelam di Samudera Pasifik.
Sampah sebagai biaya peluncuran pesawat ruang angkasa
Sebuah pesan di radio atau dari layar televisi bahwa “pemisahan tahap pertama berlangsung seperti biasa” terdengar familiar bagi kita manusia modern. Dalam perjalanan menuju orbit yang direncanakan, kendaraan peluncuran juga kehilangan bagian-bagian lain yang tidak diperlukan lagi.
Untuk 1 kg massa yang diluncurkan setidaknya terdapat 5 kg massa tambahan. Apa yang terjadi pada mereka?
Tank tahap pertama segera “ditangkap” di Bumi oleh orang-orang yang terlatih khusus. Tahap kedua dan fairing juga jatuh ke Bumi, tetapi tersebar lebih jauh dan lebih sulit ditemukan.
Namun tahap atas, yang digunakan selama transisi dari orbit referensi ke orbit akhir, tetap berada di atas. Seiring waktu, mereka perlahan-lahan meluncur ke bawah dan memasuki atmosfer, lalu terbakar.
Pada dasarnya, segala sesuatu berubah menjadi debu dan menghilang ke atmosfer. Kecuali potongan yang sangat, sangat besar dan kuat mencapai kita. Pada tahun 2001, sepotong terbang dari stasiun MIR dan jatuh ke laut.
Pembuangan pesawat ruang angkasa
Ternyata cara membuang pesawat luar angkasa adalah dengan menenggelamkannya di laut, meluncurkannya lebih jauh, membakarnya di atmosfer... Ini adalah metode yang sepenuhnya bebas limbah.
Bagian-bagian yang ditemukan di Bumi oleh penyelamat didaur ulang atau digunakan kembali.
Sayangnya, belum semuanya bisa didaur ulang. Hidrazin yang bocor dari mesin yang mati akan meracuni tanah dan air dalam waktu yang lama.
Bagaimana pengaruh debu dan asap terhadap udara yang kita hirup?
Ya, udara kita tercemar dan dipenuhi partikel kecil abu, debu, dan produk pembakaran pesawat ruang angkasa lainnya. Namun tidak sebesar emisi dari mobil dan pabrik di bumi.
Ini hanya satu contoh. Massa total udara di atmosfer adalah 5X10¹⁵ ton. Massa stasiun orbit Mir, pesawat ruang angkasa terbesar yang pernah memasuki atmosfer dan terbakar di dalamnya (2001), adalah 105 ton. Artinya, semua tetesan dan bintik debu yang tersisa dari stasiun orbit tidak ada artinya dibandingkan ukuran atmosfer.
Sekarang mari kita lihat emisi industri. Menurut Rosstat, total emisi terkecil selama periode pengamatan sejak tahun 1992 terjadi pada tahun 1999. Dan jumlahnya mencapai 18,5 juta ton.
Artinya, di negara kita saja, dalam satu tahun, 176.190 kali lebih banyak kotoran yang beterbangan ke udara dibandingkan yang tersebar di mana-mana. dunia, sementara "Mir" terbakar di atmosfer.
Apa yang bisa dilakukan untuk mengurangi jumlah sampah di luar angkasa
DI DALAM beberapa tahun terakhir Umat manusia dihadapkan pada masalah akut dalam menjaga kebersihan luar angkasa.
Ada beberapa bidang di mana penelitian sedang dilakukan:
- Perkembangan industri mikrosatelit. Satelit kotak telah dibuat - cubesat dan tabletats. Ketika diluncurkan, penghematan yang signifikan dicapai pada saat peluncuran, lebih sedikit bahan bakar yang dibutuhkan, dan lebih sedikit kelebihan yang masuk ke orbit. Benar, masih belum jelas bagaimana cara mengatasi benjolan seperti itu jika terjadi kesalahan.
- Meningkatkan harapan hidup perangkat. Satelit pertama dirancang selama 5 tahun, satelit modern - selama 15 tahun.
- Penggunaan kembali suku cadang. Terobosan terbesar dalam arah ini adalah kendaraan peluncuran balik, yang sedang dikerjakan oleh Elon Musk.
Penting juga untuk memahami satelit mana yang benar-benar diperlukan dan mengambil pendekatan yang lebih bertanggung jawab dalam memilih kendaraan peluncuran.
Di masa depan, kami berharap akan ada penyedot debu atau perangkat lain yang memungkinkan pembersihan luar angkasa secara kosmetik dan bahkan umum.
Anda tidak pernah tahu apa yang bisa Anda hasilkan, jika Anda memikirkannya, jika Anda menetapkan tujuan untuk melestarikan ruang bersih untuk generasi mendatang.