На днях учёные подняли интересный вопрос о связи активности Солнца с состоянием рукотворных космических объектов. И было бы неудивительно, если б речь шла о работающих спутниках. Но исследователей заинтересовала судьба спутников «мёртвых», а также — всяческих обломков, в изобилии водящихся в околоземном пространстве. Спокойное Солнце побудило специалистов поговорить о засорении орбит и их принудительной чистке.
Испытание китайского противоспутникового оружия, проведённое в январе 2007 года, вновь стало предметом обсуждения специалистов. Напомним, в результате того теста был уничтожен старый метеоспутник Fengyun-1C, который обратился миллионом обломков самого разного калибра. Как это повлияло на баланс космического мусора и какой цепной реакцией это грозит — мы рассказывали.
Теперь же учёные из США провели новое моделирование и подняли тревогу: необычайно долго продолжающийся минимум солнечной активности, который наблюдается в настоящее время, задержит обломки спутника в небе на значительно больший срок, чем предсказывали прежние расчёты.
А обломков этих немало. Только каталогизированы 2300 штук, превышающих в размере 10 сантиметров. Ещё 400 кусочков американские специалисты просто отслеживают. Число же мелких обломков, невидимых для радаров, и подсчитать затруднительно. Все эти «гостинцы» добавляют хаоса в обширное скопище мусора, который человечество пополняет с самого рождения космонавтики.
Но при чём тут дневное светило?
«Чем больший поток выходит из Солнца, тем быстрее идёт естественная очистка околоземного пространства от обломков и мусора, тем быстрее мусор упадёт обратно на Землю и уберётся с пути действующих спутников», — поясняет инженер Дэвид Уитлок (David Whitlock) из офиса американской программы контроля за космическим мусором (NASA Orbital Debris Program Office — ODP) при центре Джонсона (Johnson Space Center). — Если солнечный цикл находится на своём минимуме, обломки остаются в космосе намного дольше".
Да, интенсивный солнечный ветер, вся эта плазма и различные частицы, особенно яро атакующие Землю во время солнечных вспышек, не только мешают работе действующих спутников (создают помехи связи), но и проделывают полезную работу.
Своими выбросами Солнце сдвигает орбиты спутников, обломков и мелкого мусора пониже, тем самым приближая момент, когда эти объекты начнут тормозиться в атмосфере и, в конце концов, сойдут с орбиты и сгорят. Действующие спутники свою «дорожку» регулярно корректируют и приподнимают, мусору же это, понятно, не дано.
Нынешний минимум солнечной активности, как отрапортовали учёные ранее, несколько подзатянулся. Да ещё по некоторым прогнозам следующий цикл (пик активности дневной звезды ожидается в 2012 году) будет сравнительно спокойным. А значит, самоочистка околоземного пространства окажется замедленной не только сейчас, но и в несколько следующих лет.
Размножаться же космический мусор любит — за счёт взаимных столкновений кусочков.
Если взять тот же Fengyun-1C, то, по расчёту специалистов центра Джонсона, к 2019 году на орбите останутся ещё сотни «лишних» его обломков крупнее 10 сантиметров, в сравнении с нормальным солнечном циклом. Не говоря о нескольких тысячах мелких фрагментов, которые прекрасно доживут до того времени.
Это добавит головной боли операторам — им придётся планировать манёвры уклонения спутников. Кстати, в прошлом году американский спутник Terra разминулся с одним из кусков Fengyun-1C всего на 19 метров.
Правда, специалисты по солнечной активности радикально расходятся в прогнозах относительно силы следующего цикла — помимо группы, предсказывающей спокойное Солнце, есть учёные, которые по неким соображениям говорят, напротив, об очень высокой активности в следующем цикле.
Если окажутся правы вторые, то специалисты по космическому мусору вздохнут чуть-чуть свободнее. Но, по большому счёту, проблему это не снимет.
Так, в 2004-м Международная космическая станция чуть не столкнулась с болтом, а в 2007-м один из модулей станции пострадал от микрометеорита (который, к счастью, не пробил все слои обшивки).
В 1996 же году, к примеру, потребовался тщательный анализ орбит множества обломков развалившейся верхней ступени американской ракеты Pegasus: точка разрушения лежала всего на 25 километров ниже орбиты телескопа Hubble.
И это лишь вершина айсберга. На данный момент статистика «всемирного» космического мусора такова: это 17 тысяч объектов крупнее 10 сантиметров, более 200 тысяч тел в диапазоне от 1 до 10 сантиметров и десятки миллионов более мелких кусочков.
Ранее специалисты предлагали создать небольших роботов-мусорщиков, которые могли бы присоединяться к самым крупным обломкам (или выведенным из эксплуатации спутникам) и за счёт собственных движков понижать их орбиту так, чтобы кусок мусора быстрее упал на Землю (и сгорел в атмосфере).
Несколькими научными группами рассматривался даже вариант выпуска таких сборщиков с борта одного материнского корабля на некое расстояние, возвращения их с «добычей» и последующее коллективное самоуничтожение.
Однако потом от данной идеи отказались — слишком велико количество хлама, да и топлива вкупе с армией мусорщиков потребуется очень много.
Но учёные и инженеры NASA, а также ряда частных компаний, продолжают работать над различными методами очистки ближнего космоса от опасных объектов. «Пусть некоторые их них слишком диковинны, зато иные осуществимы уже с сегодняшними технологиями», — говорит Николас Джонсон (Nicholas Johnson), ведущий специалист NASA по космическому мусору, один из руководителей ODP.
Кстати, Джонсон известен постоянным читателям «Мембраны» по прогнозу поведения орбитальных обломков через 200 лет. И прогноз этот неутешительный.
Вернёмся, впрочем, к проектам. Новые спутники можно было бы оснащать специальным электромагнитным приводом — очень длинным кабелем, выпускаемым в конце срока службы. Он прекрасно справился бы с задачей «сброса» ненужного спутника вниз.
Так считает глава американской компании Tethers Unlimited Роберт Хойт (Robert Hoyt). О её системе «Уничтожающая привязь» или «Привязь-терминатор» (Terminator Tether) мы подробно рассказывали.
Джонсон полагает, что технология, разработанная Хойтом и его подчинёнными, может быть готова к массовому применению уже через несколько лет. Но это не единственный вариант.
Небольшие обломки (примерно как футбольный мяч) можно попробовать убрать при помощи мощного наземного лазера. Не такого, очевидно, что разделит кусок на ещё большее число фрагментов, но достаточного, чтобы испарить часть материала на поверхности.
Этот миниатюрный взрыв создаст импульс, который чуть-чуть изменит орбиту объекта (допустим, её эксцентриситет), что повлечёт за собой чуть большее торможение в верхних слоях атмосферы и сократит время жизни обломка в космосе.
Над теорией такой системы, в частности, несколько лет назад работали сотрудники базы ВВС США Air University.
Другой вариант, больше подходящий для совсем мелких кусочков мусора, — это огромная ловушка, или «липкая лента для мух» в космосе.
Лёгкий тонкостенный шар или плёнка диаметром порядка 800 метров, конечно, не сможет задержать даже миллиметровые кусочки облупившейся с ракет и спутников краски, не говоря уж о всяческих болтах и потерянных на орбите гаечных ключах. Но, пробивая его, подобный мусор будет терять часть своей энергии, следовательно, переходить на чуть более низкую орбиту. Тем самым и приближая финал.
Как сделать такую ловушку — пока не вполне ясно, хотя некоторые намёки на подходящую технологию уже давно имеются.
А пока ничего из перечисленного инженеры не испытали в космосе, странам, запускающим на орбиту свои спутники и корабли, остаётся уповать на ряд мер, призванных по возможности ограничить дальнейший рост мусора в околоземном пространстве.
Это относится и к проектированию спутников, и к возвращению на борту шаттла на Землю ненужных частей со станции, и к процедурам затопления космических аппаратов в океане, и к переводу заканчивающих работу спутников на высокие орбиты. В общем, Международному координационному комитету космических агентств по проблеме мусора (IADC) есть чем заняться даже без рассмотрения проектов «санитарной чистки» космоса.
Кстати, в данном комитете представлены десять национальных космических агентств (включая Европейское, считающееся за единичку). И во всех этих странах различные компании, исследователи в институтах да и просто изобретатели-одиночки давно ломают головы над проблемой удаления «космических обломков».
Какой способ в результате окажется жизнеспособным и эффективным? Может, как говорит Джонсон, самый (на данный момент) диковинный?
