Trenutek vstopa vesoljskih odpadkov, ki se nahajajo pod 600 km nad Zemljo, v atmosfero planeta se zgodi v nekaj letih, za bolj oddaljene odpadke pa traja desetletja ali celo stoletja. Ko pa v zgornjih plasteh atmosfere, majhni vesoljski odpadki zgorijo, ne da bi dosegli več deset kilometrov do površine planeta, kar pomeni, da ne ogrožajo življenja ljudi in drugih prebivalcev Zemlje. Pri večjih odpadkih je drugače, nekateri znanstveniki trdijo, da lahko preidejo skozi vse plasti ozračja in dosežejo zemeljsko površje. Na primer, leta 1978 je sovjetski satelit Cosmos-594 padel na kanadsko ozemlje, leto kasneje pa so se ostanki ameriškega satelita raztresli po Avstraliji. vesoljska postaja.
Odpadki so veliko bolj nevarni za vesoljska plovila. Danes nekateri znanstveniki izražajo zaskrbljenost, da bi lahko njegovo nadaljnje kopičenje povzročilo prenehanje izstrelitev satelitov in vesoljskih poletov. Dejstvo je, da imajo ostanki precej visoko hitrost prostega letenja in v primeru nenamernega trka z vesoljskim plovilom lahko povzročijo znatno škodo. Samo v zadnjih desetletjih je znanih več primerov poškodb satelitov, potniških vesoljskih plovil in orbitalnih postaj z odpadki, ki se nahajajo v bližnjem vesolju, danes pa je stanje še hujše.
Trenutno še niso razvite metode za preprečevanje vstopa odpadkov v nizkozemeljsko orbito ali za njihovo uničenje; spremlja se le gibanje in lokacija vesoljskih odpadkov. Vendar znanstveniki različne države predlagajo različne metode za rešitev tega problema, začenši z zbiranjem vesoljskih odpadkov z ogromnimi kovinskimi mrežami in konča z izumom vesoljskega vlačilca, ki je sposoben odstranjevati smeti v vesolju. Pred kratkim ameriški znanstveniki predlagal, da se znebite ostankov z uporabo volframovega prahu, raztresenega po Zemlji v obliki lupine debeline do 30 km. V tem primeru bo moral oblak volframovega prahu upočasniti majhne ostanke in očistiti prostor blizu Zemlje.
Hkrati se razvijajo nova pravila za uporabo prostora. Na primer, na krovu vsakega umetnega satelita morajo biti rezervne rezerve goriva, ki omogočajo, da po preteku roka uporabnosti satelit usmerite proti Zemlji ali ga prenesete na posebej določena območja blizuzemeljskih orbit. Poleg tega morajo biti raketni pospeševalci opremljeni s sistemi za odvod goriva, da se prepreči njihova poznejša eksplozija. Vendar so ti ukrepi nezadostni in problem vesoljskih odpadkov še danes ostaja odprt.
Nosilna raketa Falcon 9 je pred dnevi ponesla vesoljski tovornjak Dragon, ki je prevažal eksperimentalni zbiralnik vesoljskih odpadkov, vozilo RemoveDebris. Omogočil bo preizkušanje tehnologije čiščenja izrabljenih vesoljskih plovil in njihovih delcev v praksi s harpuno in mrežo. Kako posut je bližnji zemeljski prostor? Bo dovolj prostora za nove satelite? To problematiko smo se odločili raziskati s pomočjo raziskovalca z Inštituta uporabna matematika poimenovan po M.V. Keldiš, Mihail Zahvatkin.
Stroji, kot je RemoveDebris, bodo imeli veliko dela. Po Nasinem programu preučevanja vesoljskih odpadkov se število odpadkov, večjih od 10 centimetrov, približuje 20 tisoč, njihova skupna masa pa se približuje 8 tisoč tonam, pri čemer je večina odpadkov vesoljskih plovil.
Po izračunih Evropske vesoljske agencije število predmetov, večjih od enega centimetra, doseže 750 tisoč, manjših fragmentov pa je lahko tisočkrat več. Pri delovanju motorjev nastaja ogromno majhnih drobcev mikronske velikosti, med njimi je veliko majhnih delcev barve, ta umetni prah pa že povzroča pravo škodo, saj pušča luknje in mikrokraterje v ohišjih in sončnih žarkih. plošče vesoljskih plovil.
Od kod prihajajo smeti?
Mikrokrater od udarca kosa vesoljskih odpadkov na okensko steklo raketoplana Endeavour (misija STS-126)
Hkrati se zaloge odpadkov v orbiti nenehno dopolnjujejo - vsako leto se v vesolju blizu Zemlje pojavi približno sto novih vesoljskih plovil, to pa niso le sateliti, temveč tudi tretje stopnje raket in višje stopnje.
Povečanje števila vesoljskih odpadkov, večjih od 10 centimetrov. Črte predstavljajo (od zgoraj navzdol): 1. skupno število objektov v orbiti; 2. majhni odpadki, ki so posledica uničenja satelitov; 3. vesoljsko plovilo; 4. fragmenti, ločeni od vesoljskega plovila kot posledica normalnega delovanja; 5. Zgornje stopnje raket.
Prej ali slej je intenzivna poselitev orbite morala povzročiti "težave z uporabnostjo" in leta 1978 sta NASA-ina uslužbenca Donald Kessler in Burton Cours-Palais prišla do zaključka, da se bodo v bližnji prihodnosti začela trčenja med okvarjenimi sateliti. pojavljajo tako pogosto, da bo količina odpadkov eksponentno rasla (tudi če se na tej točki vesoljske izstrelitve povsem ustavijo) in sčasoma se bo okoli Zemlje oblikoval obroč odpadkov vesoljskih plovil, podoben Saturnovemu obroču. Predvidevali so, da bo do prvega trka vesoljskih plovil prišlo pred letom 2000. V resnici je do trka satelitov Kosmos-2251 in Iridium 33 prišlo 19. februarja 2009, njuno "srečanje" pa je takoj povzročilo 1150 tako velikih odpadkov, da so jih lahko opazili radarji sistema za nadzor vesolja.
Čeprav lahko Kesslerjev sindrom - nenadzorovano verižno reakcijo uničenja naprav v orbiti in spreminjanje zemeljskega vesolja v prepovedano cono - opazujemo le v filmih, kot sta "Gravity" ali "Wally-E", so vesoljski odpadki že postane opazna nadloga. Dovolj je spomniti se, da mora Mednarodna vesoljska postaja (ISS) redno prilagajati svojo orbito, da bi se izognila trkom, še pogosteje pa morajo kozmonavti vse odvreči in splezati v vesoljsko plovilo Sojuz, da počakajo na trenutek, ko se postaja nevarno približa delček vesoljskih odpadkov. Deli, dostavljeni na Zemljo z ISS, pogosto utrpijo mikropoškodbe - sledi udarcev majhnih odpadkov.
Sled udarca mikroskopskega delčka vesoljskih odpadkov
Nekaj samočiščenja bližnjezemeljskega prostora še vedno poteka, pojasnjuje N+1 raziskovalec Inštitut za uporabno matematiko po imenu M.V. Keldiš, Mihail Zahvatkin. Po njegovih besedah znotraj 11-letnega cikla sončna aktivnost Približno 250–300 odpadkov na leto je treba izločiti iz katalogov – preprosto pridejo v ozračje in zgorijo. Toda hitrost tega čiščenja se zelo razlikuje glede na fazo cikla sončne aktivnosti (v obdobjih aktivnega Sonca se zemeljska atmosfera "nabrekne" in začne močneje upočasnjevati objekte) in od višine orbite.
»Čeprav se vpliv atmosfere čuti na višinah do 1500 kilometrov, je atmosferska zavora zares učinkovita le v nizki Zemljini orbiti, torej v orbiti do 500–600 kilometrov visoko. V tem območju lahko sateliti brez nenehnega dvigovanja orbite s pomočjo motorjev preživijo največ nekaj desetletij, nato pa bodo vstopili v atmosfero in zgoreli. Toda že na višinah 700-1000 kilometrov lahko vesoljska plovila ostanejo 50-100 let, torej v obsegu človeškega življenja - skoraj za vedno. Poleg tega so te orbite najbolj priljubljene; tam je veliko sončno sinhronih satelitov, saj jim ni treba porabiti veliko goriva za vzdrževanje te orbite. Veliko naprav se izstreli v te višine, ker lahko tam dolgo preživijo,« pravi znanstvenik.
Porazdelitev števila satelitov glede na orbitalno višino
Stopnja od 700 do 1000 kilometrov je najbolj priljubljena in najhitreje poseljena, a tudi na teh višinah je uresničitev katastrofičnega scenarija, ki ga opisuje Kessler, stvar daljne prihodnosti.
»V nizkih orbitah je 13 tisoč satelitov, čez 200 let se bo po najbolj negativnem scenariju njihovo število povečalo na 100 tisoč, kar pomeni, da se bo verjetnost trkov povečala za približno 100-krat. Danes je verjetnost katastrofalnih trkov približno enkrat na pet let, ko se verjetnost trkov povečuje, dobimo vrednost približno 20 incidentov na leto na populacijo 100 tisoč vozil. To ni tako veliko tveganje, da bi bilo izstrelitev satelitov v to cono komercialno nesmiselno,« pojasnjuje Zahvatkin.
Vendar pa znanstvenik meni, da problema ne bi smeli zaostrovati s prepuščanjem njegove rešitve prihodnjim generacijam, zato je treba ukrepe za boj proti onesnaževanju bližnjega zemeljskega prostora pripraviti zdaj.
Čisto tam, kjer ni smeti
Za začetek bi bilo lepo zagotoviti, da vesoljskih odpadkov ni več, za to pa je potrebno, da vesoljska plovila ne eksplodirajo. Glavni vir majhnih drobcev v orbiti danes niso medsebojni trki satelitov (zaenkrat poznamo le en tak dogodek - trk Iridija s Kozmosom, o katerem smo govorili zgoraj), temveč tako imenovani »fragmentacijski dogodki«, uničenje vozil zaradi različnih notranjih vzrokov.
Po ocenah Nase je bilo do avgusta 2007 zabeleženih 194 primerov eksplozivnega uničenja satelitov, zgornjih stopenj raket in zgornjih stopenj ter še 51 nenormalnih dogodkov - ločevanje kakršnih koli drobcev (sončnih plošč, kosov toplotne izolacije, strukturnih delov). ) iz preostale nepoškodovane naprave. Hkrati so eksplozije vozil v orbiti vir približno 47 odstotkov celotne količine vesoljskih odpadkov.
Vesoljska plovila eksplodirajo predvsem zaradi pregretja ostankov goriva v rezervoarjih - zaradi tega pride do eksplozivnega uničenja v več kot 45 odstotkih primerov. Eden takih incidentov, o katerem so mediji obširno poročali, se je zgodil 19. oktobra 2012, ko je zgornja stopnja Briz-M eksplodirala v orbiti in ustvarila oblak več kot 100 kosov odpadkov. Pred kratkim, pred mesecem in pol, je bil dodatni rezervoar za gorivo zgornje stopnje Fregat, ki je bil uporabljen za izstrelitev satelita Angosat-1, po katerem se je v katalogu vesoljskih objektov pojavilo še 25 fragmentov.
»Ta problem je dokaj enostavno rešiti – poskrbeti je treba za pasivizacijo izrabljenih vozil, torej v rezervoarje vgraditi ventile, ki bi izpuščali hlape goriva, ali pa ohraniti delovanje motorjev do popolne izčrpanosti, po možnosti ob znižanju orbite goriva. vozila,« pravi Mihail Zahvatkin.
Vendar ugotavlja, da se bo skupno število predmetov, večjih od 10 centimetrov, še vedno povečalo za 30 odstotkov, če se ohrani sedanja pogostost izstrelitev novih vesoljskih plovil v nizke orbite in se sprejmejo pomembni ukrepi za odstranitev izrabljenih satelitov in pasivizacijo. naslednjih 200 let. "Hkrati bodo glavno vlogo pri rasti tega števila odigrali trki satelitov v tem zelo prenaseljenem območju nadmorskih višin 700-1000 kilometrov, od katerih se bodo največji zgodili enkrat na 5-9 let," pojasnjuje. znanstvenik.
Kako pospraviti za sabo
Pravila za preprečevanje povečanja obremenitve odpadkov v orbiti so že dolgo razvita - obstajajo priporočila ZN, ustrezen standard pa je odobril ISO. Vendar zaenkrat na tem področju ni nobene pravno zavezujoče mednarodne pogodbe in vsaka država se ravna po svojih pravilih, ki včasih ravnajo v škodo skupnih interesov. Tako je Kitajska leta 2007 z raketo sestrelila svoj vremenski satelit zaradi česar se je v orbiti pojavilo več kot 2 tisoč novih drobcev vesoljskih odpadkov.
Splošna priporočila so na splošno precej preprosta - premaknite izrabljeno vozilo na mesto, kjer ne bo motilo novih satelitov, in ga, če je mogoče, pošljite v nizke orbite, da zgori v ozračju. Zaenkrat to pravilo na splošno velja le za naprave, ki se nahajajo v geostacionarni orbiti na višini 36 tisoč kilometrov. Vesolje na geostacionarni postaji je redek vir, zato so geostacionarni sateliti, ki so odslužili svojemu namenu, postavljeni v »odpadno orbito« 100-200 kilometrov višje, pojasnjuje Zahvatkin. Vendar se v drugih orbitah to pravilo ne upošteva vedno.
Različne možnosti za naprave za odstranjevanje satelitov iz orbite z zaviranjem (od zgoraj navzdol od leve proti desni): 1. Uporaba napihljive plinske jeklenke - zaradi zračnega upora; 2. Uporaba filma, raztegnjenega na teleskopskih palicah - zaradi zračnega upora; 3. Pas s protiutežjo - zaradi gravitacijskega gradienta; 4. Prevodni kabel - zaradi magnetnih polj.
GLOBAL AEROSPACE CORPORATION
Po eni strani ni komercialno upravičeno imeti na krovu satelita zalogo goriva, ki je namenjena le za deorbitiranje naprave ob koncu njene življenjske dobe. Po drugi strani pa veliko satelitov, predvsem mikronaprav standarda CubeSat, sploh nima lastnih motorjev. Inženirji ponujajo veliko možnosti za dodatne naprave, ki lahko pospešijo deorbito vozila. To so na primer napihljivi cilindri, ki povečajo površino naprave in s tem zračni upor, ki zaradi vpliva elektromagnetnih polj upočasnijo napravo. Toda doslej nobena od teh naprav ni postala standardna.
Specializirana vozila za čiščenje vesoljskih odpadkov so kljub visokim stroškom tovrstnih projektov lahko koristna pri preprečevanju primerov razdrobljenosti velikih vozil. »Velik satelit pomeni potencialno na tisoče majhnih drobcev, ki lahko nastanejo zaradi trka z drugim satelitom ali spontanega uničenja. Specializiran "čistilec" lahko odstrani te velike predmete, ki se lahko drobijo, tako da ne ostanejo v teh orbitah za nedoločen čas. Če odstranimo približno 4-5 predmetov iz visokih orbit na leto, lahko to dolgoročno izravna potencialno povečanje števila majhnih drobcev,« pravi Zakhvatkin.
Veliko je pomislekov glede načrtov Elona Muska o približno 12 tisoč satelitih sistema Starlink, ki naj bi omogočali globalni dostop do interneta. Vendar pa Mihail Zahvatkin meni, da ta projekt ne bo resno poslabšal razmer z vesoljskimi odpadki.
»Za konstelacije sistema Starlink in Oneweb je predvidena uporaba orbit z nadmorsko višino več kot 1,1 tisoč kilometrov. Zdaj je koncentracija potencialno nevarnih drobcev na tem območju za red velikosti nižja od vrednosti na nadmorski višini 800-900 kilometrov. Zato dodajanje tako velikega števila naprav ne bo povzročilo kritične situacije v teh orbitah,« pravi znanstvenik.
Sergej Kuznjecov
Vesoljski odpadki
Porazdelitev odpadkov v vesolju blizu Zemlje
Pod vesoljske smeti se nanaša na vse umetne objekte in njihove delce v vesolju, ki so že okvarjeni, ne delujejo in nikoli več ne bodo mogli služiti nobenim uporabnim namenom, vendar so nevaren dejavnik, ki vpliva na delujoča vesoljska plovila, zlasti na plovila s posadko. V nekaterih primerih lahko vesoljski odpadki, ki so veliki ali vsebujejo nevarne (jedrske, strupene itd.) snovi na krovu, predstavljajo neposredno nevarnost za Zemljo - v primeru njihove nenadzorovane deorbite, nepopolnega zgorevanja pri prehodu skozi goste plasti Zemljina atmosfera in odpadki, ki padajo nanjo naseljena območja, industrijski objekti, prometne komunikacije itd.
Problem onesnaženosti bližnjega zemeljskega prostora z »vesoljskimi odpadki« je kot povsem teoretičen nastal v bistvu takoj po izstrelitvah prvih umetnih zemeljskih satelitov v poznih petdesetih letih. Uradni status na mednarodni ravni je dobil po poročilu generalnega sekretarja ZN z naslovom Vpliv vesoljskih dejavnosti na okolju»10. decembra, kjer je bilo posebej poudarjeno, da je problem mednarodne, globalne narave: ni kontaminacije nacionalnega obzemeljskega prostora, je kontaminacija vesolja Zemlje, ki enako negativno vpliva na vse države.
Potreba po ukrepih za zmanjšanje intenzivnosti vesoljskih odpadkov, ki jih je povzročil človek, postane jasna ob premisleku možni scenariji raziskovanje vesolja v prihodnosti. Obstajajo ocene tako imenovanega "kaskadnega učinka", ki bi lahko srednjeročno nastal zaradi medsebojnih trkov predmetov in delcev "vesoljskih odpadkov". Če ekstrapoliramo trenutne pogoje kontaminacije nizke zemeljske orbite (LEO), tudi ob upoštevanju ukrepov za zmanjšanje prihodnjega števila orbitalnih eksplozij (42 % vseh vesoljskih odpadkov) in drugih ukrepov za zmanjšanje umetnih odpadkov, bi ta učinek lahko dolgoročno privede do katastrofalnega povečanja števila objektov orbitalnih odpadkov v LEO in posledično do praktične nemožnosti nadaljnjega raziskovanja vesolja. Predpostavlja se, da bo "po letu 2055 proces samoreprodukcije ostankov človeške vesoljske dejavnosti postal resen problem"
Značilnosti vesoljskih odpadkov
Prispevek k nastanku vesoljskih odpadkov po državah: Kitajska - 40 %; ZDA - 27,5 %; Rusija - 25,5%; druge države - 7%.
Metode za zaščito vesoljskih plovil pred trki z vesoljskimi plovili
Učinkovitih ukrepov za zaščito pred vesoljskimi odpadki, večjimi od 1 cm v premeru, praktično ni.
Metode čiščenja in uničevanja smeti
Učinkovitih praktičnih ukrepov za uničenje vesoljskih odpadkov v orbitah nad 600 km (kjer čistilni učinek zaviranja na atmosfero ne vpliva) na trenutni stopnji tehnološkega razvoja človeštva ni. Čeprav so bili obravnavani številni drugi, na primer projekt satelita, ki bi iskal odpadke in jih izhlapeval z močnim laserskim žarkom, ali zemeljski laser, ki naj bi upočasnil odpadke za vstop in poznejše zgorevanje v ozračju , oziroma naprava, ki bi zbirala smeti za njihovo nadaljnjo predelavo. Hkrati je pomembnost naloge zagotavljanja varnosti vesoljskih poletov v pogojih tehnogenega onesnaženja vesolja blizu Zemlje (NEO) in zmanjšanja nevarnosti za predmete na Zemlji med nenadzorovanim vstopom vesoljskih objektov v goste plasti. atmosfere in njihov padec na Zemljo hitro narašča. Da bi zagotovili rešitev tega problema, se mednarodno sodelovanje na področju "vesoljskih odpadkov" razvija na naslednjih prednostnih področjih:
- Okoljsko spremljanje NEO, vključno z regijo geostacionarne orbite (GEO): spremljanje "vesoljskih odpadkov" in vzdrževanje kataloga predmetov "vesoljskih odpadkov".
- Matematično modeliranje »vesoljskih odpadkov« in ustvarjanje mednar informacijski sistemi predvidevanje kontaminacije vesoljskega plovila in njegove nevarnosti za vesoljske polete ter informacijska podpora za dogodke nevarnega približevanja vesoljskih plovil in njihovega nenadzorovanega vstopa v goste plasti atmosfere.
- Razvoj metod in sredstev za zaščito vesoljskih plovil pred učinki visokohitrostnih delcev "vesoljskih odpadkov".
- Razvoj in izvajanje ukrepov za zmanjšanje onesnaženosti območja odpadkov.
Ker ekonomsko sprejemljive metode za čiščenje vesolja od razbitin še ne obstajajo, bo v bližnji prihodnosti glavna pozornost namenjena nadzornim ukrepom, ki izključujejo nastajanje odpadkov, kot je preprečevanje orbitalnih eksplozij, ki spremljajo letenje tehnoloških elementov, odstranitev izrabljenih vesoljskih plovil v orbite za odlaganje in upočasnitev v atmosfero itd.
Ker večina ukrepov za zmanjševanje kontaminacije neposredno ali posredno vpliva na vprašanja oblikovanja videza in konkurenčnosti obetavne vesoljske tehnologije ter je povezana z znatnimi stroški za projekte njene posodobitve, je treba obetavne splošne predpise in standarde za kontaminacijo vesoljskih objektov določiti. sprejeti skrbno in na svetovni ravni.
Nacionalne organizacije
Trenutno imata samo dve državi - Rusija in Združene države - zmožnost in nadzor celotnega vesolja blizu Zemlje glede onesnaženja, ki ga povzroči človek, pri čemer se zanašajo na svoje nacionalne sisteme za nadzor vesolja.
Rusija (ZSSR)
Julija 1996 je na višini približno 660 km francoski satelit trčil v delček tretje stopnje francoske rakete Arian.
Zgodovinski pomen orbitalnih odpadkov
Zgodovinarji znanosti poudarjajo, da bodo nekateri predmeti v orbiti, ki veljajo za smeti, zanimivi za prihodnje vesoljske arheologe in jih je zato treba ohraniti.
Glej tudi
- Planetes (anime serija o zbiralcih vesoljskih odpadkov)
Opombe
Po podatkih znanstvenikov iz Združenih držav je trenutno v orbiti našega planeta več kot 23 tisoč umetnih predmetov, ki jih lahko označimo kot vesoljske odpadke. To vključuje "mrtve satelite", dele, ki so ostali od eksplodiranih raket itd.
Govorimo predvsem o predmetih, večjih od 10 centimetrov. Vsi so navedeni v posebnih katalogih in imajo svoje identifikacijske številke. Mimogrede, leta 2013 je bilo število takih drobcev v Zemljini orbiti po ameriškem katalogu le 16.600.
Problem vesoljskih odpadkov
Danes znanstveniki vse bolj začenjajo govoriti o zamašitvi zemeljske orbite z vesoljskimi odpadki. Sredi aprila je Evropska vesoljska agencija sporočila, da je v orbiti že toliko umetnih drobcev, da jih je zelo težko spremljati, to pa lahko privede do različnih nesreč. Smeti, nakopičene v desetletjih, nimajo znanstvene vrednosti, predstavljajo pa grožnjo ISS, delujočim satelitom in poletom v vesolje. Poročilo, ki ga je predstavila ESA, vsebuje naslednje številke:
»Z uporabo močnih zemeljskih radarjev in drugih optičnih instrumentov smo ugotovili, da je v orbiti približno več kot 700.000 predmetov, večjih od 1 centimetra, in približno 170 milijonov drobcev, večjih od 1 milimetra. Te številke vsako leto rastejo.”
Problem vesoljskih odpadkov postaja pereč problem in če ga ne rešimo, tvegamo, da se znajdemo v situaciji, ko človeštvo ne bo moglo več v vesolje, ampak bo za nas preprosto zaprto. Obstaja pa veliko projektov, katerih izvedba bi pomagala rešiti ta problem. Dr. Siegfried Jason želi na primer ustvariti okoli 100 gramov težko napravo, ki bi zajemala ostanke in jih pošiljala v atmosfero planeta, kjer bi zgorela. Drugi predlagajo, da bi vesoljsko smeti v celoti poslali na Mars. Na žalost, zaradi finančne komponente, kakršni koli predlogi obstajajo, kot pravijo, zaenkrat le na papirju.
In še vedno ni znano, kako želijo znanstveniki uničiti radioaktivne elemente. V 60. in 80. letih prejšnjega stoletja je ZSSR v vesolje izstrelila veliko število pomorskih izvidniških satelitov ZDA. Na krovu vsake naprave je jedrski reaktor s 30 kilogrami obogatenega urana-235. Izstreljena je bila serija 30 naprav, od katerih se jih je nekaj že "vrnilo" na Zemljo. Eden od njih, Cosmos 954, je leta 1978 padel v Kanado. Satelitski odpadki so povzročili radioaktivno onesnaženje območja (na srečo redko poseljenega), kar je povzročilo velik mednarodni škandal. Preostale nedelujoče satelite so »pokopali« v orbiti na višini okoli 1000 kilometrov, kjer bodo po mnenju strokovnjakov sateliti lahko ostali še 2000 let.
ISS in vesoljski odpadki
Maja lani je britanski astronavt Timothy Peake, ki je takrat delal na krovu ISS, poslal to sliko nazaj na Zemljo.
Na fotografiji je jasno vidna majhna razpoka, torej poškodba odprtine. Strokovnjaki Evropske vesoljske agencije so pojasnili, da je to škodo povzročil kovinski drobec od zunaj. "ne več kot nekaj tisočink milimetra". Pravzaprav predmeti te velikosti ne morejo povzročiti resne škode postaji, vendar lahko drobec s premerom več kot 1 centimeter, ki leti skozi vesolje s hitrostjo krogle, povzroči kritično situacijo. Grozljivo si je predstavljati, kaj se bo zgodilo s postajo, če vanjo trči kos železa, večji od 10 centimetrov.
ISS je v nizki zemeljski orbiti na višini okoli 400 kilometrov nad morsko gladino (LEO ima višino od 160 do 2000 km). Vredno je povedati, da so vsi vesoljski poleti potekali in potekajo v območju LEO in večina umetnih satelitov Zemlje je izstreljena tukaj, zato je tukaj koncentrirana velika količina smeti.
Možnost trka med ISS in temi objekti nenehno obstaja, na srečo živimo v 21. stoletju in tehnologija nam omogoča sledenje gibanju vesoljskih odpadkov. Okoli postaje je tako imenovani »zaščitni obod« v obliki škatle za pico. Njene dimenzije so 4 kilometre v višino (2 km navzdol in navzgor od postaje) ter 25 kilometrov v širino in dolžino. Če kateri koli odpadek pade v to zaščitno območje, se na monitorjih zemeljske službe USSTRATCOM, odgovorne za sledenje odpadkom, prikaže alarm.
Operaterji NASA opozorijo na bližajočo se nevarnost in začnejo prilagajati višino ISS: postajo dvigujejo ali spuščajo, da se izognejo trčenju. Jasno je, da je zelo majhnim kosom železa, velikosti igelnega ušesa, zelo težko slediti in, kot smo zapisali zgoraj, ne predstavljajo nevarnosti za ISS.
Mednarodna vesoljska postaja je za svojo velikost zelo mobilna (tehta nekaj več kot 400 ton). Opremljena je s štirimi žirodinami - inercialnimi napravami, ki postaji omogočajo spreminjanje smeri v prostoru. Poleg tega ima ISS več sklopov potisnih motorjev, ki ji omogočajo obračanje. Upravljanje poteka s tal s posebnimi službami.
ISS drži v nizki zemeljski orbiti sila Zemljine gravitacije. Brez te privlačnosti bi postaja poletela v globoko vesolje. Na podlagi zakona univerzalna gravitacija, se izkaže, da se zdi, da ISS pada na Zemljo, vendar "zgreši", poleg tega se še vedno premika "vstran" (ne pozabite, planet je okrogel). Da se to gibanje ne ustavi, je treba pravilno izbrati to zelo "bočno hitrost". Za ISS je 8 km/s.
Še en odtenek. Na nadmorski višini, na kateri se nahaja ISS, je mogoče zaslediti atmosfero - plinasto lupino, ki se vrti skupaj z našim planetom. Postaja se tako rekoč "drgne" ob njo in se upočasnjuje ter se vedno bolj približuje Zemlji. Da se kozmična hiša ne bi popolnoma zrušila, je potrebno njeno višino redno dvigovati.
Na enak način vesoljski odpadki "delujejo" in se vrtijo okoli Zemlje v LEO. Z dvema razlikama - ima večjo hitrost kot ISS in ni nadzorovan s komandne točke. Ostanki različnih naprav neprestano padajo. Vsako leto v Zemljino atmosfero pride okoli 150 ton odpadkov. Manjši drobci zgorijo v atmosferi, večji se utopijo v oceanu, včasih pa se lahko zrušijo na trdno površino. Najodmevnejši incident v zadnjih desetletjih je bil padec rezervoarja za gorivo druge stopnje nosilne rakete Delta 2 leta 1997. V Teksasu je padel kos kovine. K sreči ni bil nihče poškodovan.
Ostanki so tudi v geostacionarni orbiti, ki se začne na višini več kot 30.000 km. Znano je, da višja ko je orbita, manjša je gravitacijska sila in manj se vmešava atmosfera, kar pomeni, da lahko odpadki na njej ostanejo dlje – stoletja!
Vodilni po količini odpadkov, ki ostanejo v vesolju
Večino vesoljskih odpadkov sestavljajo drobci, ki so nastali med namerno ali spontano eksplozijo raket ali satelitov. Večina teh eksplozij je bila "načrtovanih". Med Hladna vojna ZSSR in ZDA sta izvedli veliko vesoljskih poletov v okviru vojaških programov, nekatere ladje, ki niso opravile naloge, pa so bile preprosto uničene v vesolju.
Bile pa so tudi izredne situacije, ko so naprave nenamerno eksplodirale zaradi težav s sistemom. Na primer, v šestdesetih letih prejšnjega stoletja so bili glavni vzrok vesoljskih nesreč hlapi iz raketnega goriva, ki med delovanjem pogonskih sistemov niso imeli časa izgoreti. Leta 1965 je zaradi ostankov goriva v rezervoarjih eksplodirala stopnja ameriške rakete Transstage, pri čemer je raketa razpadla na 500 kosov. Vsi ti drobci so ostali v vesolju.
Prvo mesto po eksplozijah v orbiti pripada ... Rusiji. Od leta 1991 se je zgodilo najmanj 35 nesreč, v katere so bile vpletene ruske rakete. S čim je to povezano, lahko le ugibamo. Eden od razlogov je upadanje kakovosti proizvedene vesoljske tehnike. Ta problem se je začel po razpadu ZSSR. Na našo veliko žalost tega upada v raketni in vesoljski industriji še vedno ni mogoče premagati.
Ste našli napako? Izberite del besedila in kliknite Ctrl+Enter.
V letih raziskovanja vesolja se je tam nabralo veliko neuporabnih predmetov. Diplomiral na MSTU. Bauman, specializiran za modeliranje vesoljskih kompleksov Anna Lozhkina razloži izvor teh smeti, od kod prihaja in zakaj nam ne padejo na glavo, pove, kaj lahko storimo za ohranjanje čistoče vesolja.
Kateri predmeti krožijo okoli našega planeta?
Prvič, to je tehnika, ki so jo lansirali ljudje.
Vozila za daljinsko zaznavanje in medplanetarna vesoljska postaja (ISS) se gibljejo v nizki zemeljski orbiti, na višini od 160 do 2000 kilometrov.
V bolj oddaljeni, geostacionarni orbiti, njena višina je približno 36 tisoč kilometrov nad površjem planeta, "lebdijo" sateliti za neposredno oddajanje televizijskih programov in različne sisteme komunikacije.
Pravzaprav se satelita gibljeta z zelo velikimi linearnimi in kotnimi hitrostmi ter sledita rotaciji Zemlje, zato se vsak nahaja nad svojo točko na planetu – kot bi visel nad njo.
Poleg tega so v orbiti različni "vesoljski odpadki".
Od kod smeti v vesolju, če tam nihče ne živi?
Tako kot na Zemlji so tudi v vesolju smeti delo ljudi. To so izrabljene stopnje nosilnih raket, ostanki trkov ali eksplozij satelitov.
Število vozil, poslanih v vesolje od leta 1957 do danes, je preseglo 15 tisoč. V nizkih orbitah že postaja gneča.
Nekatera oprema postaja zastarela – nekaterim napravam zmanjka goriva, drugim se oprema pokvari. Takšnih satelitov ni več mogoče nadzorovati, temveč le slediti.
Kmalu bo okoli Zemlje toliko satelitov in vesoljskih odpadkov, da bo nemogoče izstreliti nov satelit ali odleteti z Zemlje z raketo.
Trčenje celo majhnih predmetov, ki se gibljejo z orbitalno hitrostjo pod kotom drug proti drugemu, povzroči njihovo znatno uničenje. Tako lahko žvečilni gumi, ki leti v orbito ISS, prelukne lupino postaje in ubije celotno posadko.
Podoben učinek - povečanje količine odpadkov v nizki zemeljski orbiti zaradi trkov predmetov - se imenuje Kesslerjev sindrom in bi lahko v prihodnosti povzročil popolno nemožnost uporabe vesolja pri izstrelitvi z Zemlje.
Kako so stvari tam visoko v geostacionarni orbiti? Je tudi gosto poseljena, kraji so dragi in obstaja celo čakalna lista. Zato se takoj, ko se življenjska doba naprave izteče, odstrani z geostacionarne postaje in naslednji satelit leti na izpraznjeno mesto.
Kam gredo vesoljski odpadki?
Iz nizke zemeljske orbite se vsak večji predmet spusti v ozračje, kjer hitro in popolnoma zgori – niti pepel nam ne pade na glavo.
Toda z majhnimi kosi je situacija bolj zapletena. Več organizacij v Združenih državah Amerike in Rusiji zanesljivo sledi samo vesoljskim plovilom in predmetov, večjih od 10 cm, je skoraj nemogoče prešteti.
Z geostacionarne orbite se sateliti, ki so zastareli ali prenehali normalno delovati, premaknejo dlje, na višino okoli 40 tisoč kilometrov, da naredijo prostor novim tekmecem.
Tako se je za geostacionarno postajo pojavila grobna orbita, kjer bodo "mrtvi" sateliti leteli po vztrajnosti več sto let.
Kaj se zgodi z vesoljskimi ladjami?
Ladje, s katerimi so ljudje odšli v vesolje, se vrnejo na Zemljo, kjer v muzejih ali raziskovalnih centrih preživijo svoje življenje.
Smeti, ki nastanejo pri življenjskih aktivnostih prebivalcev mednarodne vesoljske postaje, zagotovo ne bodo končale v vesolju. Skrbno ga sestavijo, naložijo na transportno ladjo - tisto, ki jim pripelje vse, kar potrebujejo, in se odpravijo proti Zemlji. Na poti nazaj ta ladja skoraj popolnoma zgori v ozračju ali pa je potopljena v Tihem oceanu.
Smeti kot stroški izstrelitve vesoljskih plovil
Sporočilo na radiu ali s televizijskih zaslonov, da je »ločitev prve stopnje potekala normalno«, zveni znano sodobni človek. Na poti v načrtovano orbito nosilna raketa izgubi tudi druge dele, ki so postali nepotrebni.
Na 1 kg izstreljene mase je najmanj 5 kg pomožne mase. Kaj se jim dogaja?
Tanke prve stopnje na Zemlji takoj »ujamejo« posebej usposobljeni ljudje. Tudi druga stopnja in oklepi padejo na Zemljo, vendar se razpršijo veliko dlje in jih je težje najti.
Toda zgornje stopnje, ki se uporabljajo pri prehodu iz referenčne orbite v končno orbito, ostanejo zgoraj. Sčasoma počasi zdrsnejo navzdol in vstopijo v ozračje, kjer zgorijo.
V bistvu se vse spremeni v prah in se razprši v ozračje. Razen če nas dosežejo zelo, zelo veliki in močni kosi. Leta 2001 je kos poletel s postaje MIR in padel v ocean.
Odstranjevanje vesoljskih plovil
Izkazalo se je, da so metode odstranjevanja vesoljskih plovil ta, da jih utopijo v ocean, izstrelijo dlje stran, sežgejo v atmosferi ... To je popolnoma brezodpadna metoda.
Deli, ki jih na Zemlji najdejo reševalci, se reciklirajo ali ponovno uporabijo.
Vsega žal še ni mogoče reciklirati. Hidrazin, ki izteka iz pokvarjenega motorja, bo zastrupil zemljo in vodo za dolgo časa.
Kako ves ta prah in hlapi vplivajo na zrak, ki ga dihamo?
Da, naš zrak je onesnažen in napolnjen z majhnimi delci pepela, prahu in drugih produktov zgorevanja vesoljskih plovil. A ne toliko kot od izpustov zemeljskih avtomobilov in tovarn.
Tukaj je samo en primer. Skupna masa zraka v ozračju je 5X10¹⁵ ton. Masa orbitalne postaje Mir, največjega vesoljskega plovila, ki je kdaj vstopilo v atmosfero in v njej zgorelo (2001), je 105 ton. To pomeni, da vse kapljice in delci prahu, ki ostanejo od orbitalne postaje, niso nič v primerjavi z velikostjo ozračja.
Zdaj pa poglejmo industrijske emisije. Po podatkih Rosstata so bile najmanjše skupne emisije v obdobju opazovanja od leta 1992 leta 1999. In znašal je 18,5 milijona ton.
To pomeni, da je samo nad našo državo v enem letu prišlo v zrak 176.190-krat več umazanije, kot se je razporedi po vsem globus, medtem ko je "Mir" gorel v ozračju.
Kaj je mogoče storiti za zmanjšanje količine odpadkov v vesolju
IN zadnja letaČloveštvo se sooča z akutnimi problemi ohranjanja čistosti vesolja.
Obstaja več področij, na katerih se izvajajo raziskave:
- Razvoj mikrosatelitske industrije. Box sateliti so že ustvarjeni - cubesats in tabletsats. Ko so izstreljeni, se ob izstrelitvi dosežejo znatni prihranki, manj goriva je potrebno in manj odvečnega pride v orbito. Res je, še vedno ni jasno, kako dohiteti takšno grudo, če gre kaj narobe.
- Podaljšanje življenjske dobe naprav. Prvi sateliti so bili zasnovani 5 let, sodobni sateliti - 15 let.
- Ponovna uporaba delov. Največji preboj v tej smeri so povratne nosilne rakete, na katerih že dela Elon Musk.
Prav tako je zelo pomembno razumeti, kateri sateliti so resnično potrebni, in bolj odgovorno pristopiti k izbiri nosilnih raket.
Upamo, da bodo v daljni prihodnosti na voljo sesalniki ali druge naprave, ki bodo omogočale kozmetično in celo splošno čiščenje vesolja.
Nikoli ne veš, kaj lahko prideš, če dobro premisliš, če si zadaš cilj ohraniti čist prostor za prihodnje generacije.