NASA визначає економічно ефективні підходи до боротьби з орбітальним сміттям

Зменшення часу перебування супутників на орбіті після завершення їх місій є одним із найбільш економічно ефективних способів розв’язання проблеми орбітального сміття, йдеться у звіті NASA.

Звіт, опублікований Управлінням технологій, політики і стратегії NASA 20 травня, є продовженням звіту від березня 2023 року, який був присвячений ефективності методів ліквідації сміття, або способів його видалення. Новий звіт розширив сферу свого охоплення, включивши до неї стратегії пом’якшення наслідків завалів або запобігання їх утворенню, а також відстеження покращень.

Дослідження виявило, що одним з найефективніших підходів, за співвідношенням вигод і витрат, є скорочення так званого часу утилізації уламків після завершення місії. Це час, необхідний для зняття супутника з орбіти після завершення його місії. Урядові норми США, засновані на міжнародних рекомендаціях, вимагають, щоб супутники знімалися з орбіти через 25 років. Однак Федеральна комісія зв’язку США ухвалила правила, які набувають чинності у вересні цього року і скорочують термін утилізації супутників до п’яти років після завершення місії.

Дослідження НАСА показало, що навіть менші скорочення термінів утилізації після завершення місії дають значні переваги. «Ми підрахували, що вигоди від переходу до 15-річного терміну у 20-750 разів перевищують витрати і можуть принести до 6 мільярдів доларів чистої вигоди», — йдеться у звіті.

Коротші часові рамки можуть запропонувати більші чисті вигоди, до 9 мільярдів доларів за сценарієм, коли космічні апарати знімаються з орбіти одразу після завершення місії, хоча і з меншим співвідношенням витрат і вигод. У всіх сценаріях, розглянутих у дослідженні НАСА, скорочення термінів утилізації після завершення місії призводить до того, що співвідношення витрат і вигод перевищує одиницю, а це означає, що вигоди переважають над витратами.

Хоча дослідження показало, що поліпшення утилізації після польоту, як заходу зі зменшення завалів, є дуже ефективним, воно також виявило переваги деяких підходів до рекультивації завалів. Найбільш перспективним є так зване уникнення зіткнень «вчасно», яке передбачає використання лазерів або інших технологій для підштовхування великих уламків, що перебувають під загрозою зіткнення один з одним.

Співвідношення витрат і вигод цих підходів, як зазначається у звіті, подібне до співвідношення витрат і вигод для найбільш перспективних підходів до пом’якшення наслідків, додаючи при цьому, що невизначеності в моделях можуть призвести до того, що виправлення наслідків може виявитися ще більш перспективним. «Ми закликаємо космічну спільноту усвідомити, що ефективність відновлення може бути порівнянною, а можливо, і кращою за зменшення впливу і відстеження», — йдеться у висновку звіту.

Інші перспективні інструменти, також засновані на аналізі витрат і вигод, включають додавання певного ступеня екранування космічних апаратів для захисту від зіткнень, а також поліпшення відстеження сполучень «високого ризику», щоб дозволити операторам супутників приймати більш обґрунтовані рішення щодо маневрів уникнення зіткнень. Однак у цих оцінках є значна невизначеність, особливо щодо екранування.

Інші методи отримали напрочуд низькі оцінки. Покращення пасивації космічних апаратів — видалення джерел енергії з батарей і паливних баків, які можуть спричинити вибух з утворенням уламків — не дало чистої позитивної вигоди протягом 30 років навіть за найоптимістичніших сценаріїв, оскільки вартість впровадження заходів з пасивації переважала над витратами на їх здійснення.

Хоча дослідження включало значний технічний аналіз, його результати були виражені у фінансових показниках. «Вимірюючи все в доларах, ми можемо безпосередньо порівняти захист космічних апаратів з відстеженням менших уламків або видалення 50 великих уламків з видаленням 50 000 менших», — сказав Джеріко Локк, провідний автор звіту, у своїй заяві.

Нове дослідження з’явилося через місяць після того, як НАСА оголосило про нову Стратегію космічної стійкості, в якій підкреслюється необхідність краще охарактеризувати проблему орбітального сміття, перш ніж розробляти технології для її вирішення. Це передбачає розробку системи оцінки космічної стійкості та визначення того, які невизначеності є найбільш важливими для вирішення.

«Це дослідження є частиною роботи НАСА, спрямованої на швидке поліпшення нашого розуміння цього середовища, як зазначено в нещодавно опублікованій Стратегії космічної стійкості НАСА, шляхом застосування економічної лінзи до цього критичного питання», — сказала Чаріті Віден, помічник адміністратора НАСА з питань технологій, політики і стратегії.