Космічне сміття стало дуже великою проблемою на низькій навколоземній орбіті

19 жовтня Космічне командування США виявило тривожний інцидент: супутник Intelsat 33e розпався приблизно на 20 частин, засмітивши і без того переповнений простір великими шматками космічного сміття. Причина залишається невідомою, але подія знову викликала серйозне занепокоєння щодо збільшення накопичення космічного сміття на низькій навколоземній орбіті (LEO). Експерти попереджають, що ця зростаюча проблема може призвести до страшного синдрому Кесслера, що потенційно унеможливить дослідження космосу та використання супутників.

Розуміння низької навколоземної орбіти (LEO) – основи

Низька навколоземна орбіта (НОО) — це область космосу, яка розташована відносно близько до Землі, як правило, на висоті від 160 до 2000 кілометрів над поверхнею планети. Це найпоширеніша орбіта для супутників і космічних станцій, оскільки вона дешевша та легша для досягнення, ніж вищі орбіти. У LEO супутники обертаються навколо Землі набагато швидше, завершуючи повне коло приблизно за 90 хвилин. Це означає, що вони можуть проходити над однією точкою на Землі кілька разів на день, що робить LEO ідеальним для таких речей, як прогнозування погоди, зв’язок і спостереження за Землею.

Одним із найвідоміших об’єктів на LEO є Міжнародна космічна станція (МКС), яка обертається навколо Землі на висоті приблизно 250 миль (400 кілометрів) над поверхнею. LEO також є місцем, де працює більшість комерційних супутників зв’язку, а також супутників для інтернет-послуг. Їх відносно низька висота означає, що вони можуть забезпечити більш високу швидкість передачі даних і меншу затримку порівняно з супутниками на вищих орбітах.

Що таке синдром Кесслера?

У 1978 році вчені НАСА Дональд Кесслер і Бертон Кур-Пале представили концепцію синдрому Кесслера – жахливого прогнозу щодо космічного сміття. Експерти припустили, що коли об’єкти на орбіті стикаються, уламки, що утворюються, можуть викликати нові зіткнення. Ці повторювані зіткнення створили б ланцюгову реакцію, утворюючи все більшу кількість фрагментів у космосі. Це явище може вийти з-під контролю, що призведе до сильного забруднення орбітального середовища. Якщо дозволити продовжувати безконтрольно накопичуватися, уламки можуть зробити низьку навколоземну орбіту повністю непридатною для використання.

Це запобіжить майбутнім запускам супутників, порушить дослідження космосу та серйозно вплине на технології, які покладаються на супутники, такі як GPS, Інтернет і прогноз погоди. Синдром Кесслера підкреслює критичну необхідність ефективного управління космічним сміттям і запобігання каскадним зіткненням, які можуть поставити під загрозу доступ людства в космос.

«Синдром Кесслера стане реальністю. Якщо ймовірність зіткнення настільки велика, що ми не можемо відправити супутник у космос, тоді ми в біді», – сказав Джон Л. Крассідіс, експерт з космічного сміття з Університету Буффало.

Космічне сміття: зростаюча проблема

Простір стає все більш тісним. На цей час навколо Землі обертається понад 10 000 активних супутників, приблизно 6 800 з них належать мережі Starlink Ілона Маска. Такі компанії, як SpaceX і Amazon, прагнуть запустити ще тисячі супутників, підвищуючи ризик зіткнень. З початку космічних польотів у 1957 році відбулося понад 650 випадків фрагментації, включаючи зіткнення, вибухи та навмисне знищення супутників. У 2021 році Росія знищила один із власних супутників під час військових випробувань, утворивши понад 1500 фрагментів сміття, які можна простежити.

«Розмір уламків, які ми відстежуємо, коливається від маленьких фрагментів розміром приблизно з м’яч для софтболу до більших шматочків розміром з двері автомобіля», — зазначив Білл Теріен, технічний директор ExoAnalytic Solutions. «Більшість відстежуваних об’єктів знаходяться на меншому кінці цього спектру, що ускладнює послідовне спостереження за всіма уламками».

Наслідки космічного сміття

Затори на орбіті загрожують астронавтам і життєво важливим космічним технологіям. Наприклад, МКС здійснила численні маневри ухилення, щоб уникнути уламків. Під час одного нещодавнього інциденту шматок сміття опинився на відстані 2,5 милі від МКС, що змусило російський космічний корабель скоригувати свою траєкторію. Якщо супутники зіткнуться або вимкнуться через переповнений простір, критично важливі служби, такі як GPS, широкосмуговий Інтернет і телебачення, можуть вийти з ладу. Експерти попереджають, що це призведе до серйозних руйнувань сучасного життя.

Зменшення ризиків синдрому Кесслера

Докладаються зусиллями для вирішення цієї зростаючої кризи. Європейське космічне агентство (ESA) розробляє такі ініціативи, як  Clearsat-1, у співпраці зі швейцарським стартапом ClearSpace для захоплення та виведення з орбіти недіючих супутників. Тим часом такі технології, як драг-сайлс, спрямовані на прискорення природного спуску уламків в атмосферу Землі. Однак відстеження та ліквідація уламків залишається величезною проблемою. За оцінками ESA, існує понад 40 500 уламків розміром понад 10 сантиметрів і мільйони менших фрагментів, які сучасні технології не можуть надійно виявити.

«Навіть із найкращими сьогоднішніми датчиками є обмеження щодо того, що можна надійно «побачити» або відстежити, а менші космічне сміття часто неможливо відстежити», — сказав Боб Холл, директор COMSPOC Corp.

Потреба в космічних правилах

Експерти наголошують на нагальності міжнародної співпраці для встановлення обов’язкових космічних правил. Пакт ООН про майбутнє  спрямований на боротьбу з космічним сміттям за допомогою механізмів управління трафіком і ресурсами. Проте відсутні механізми примусового виконання.

«Найбільше занепокоєння викликає відсутність регулювання», — сказав доктор Вішну Редді, професор планетарних наук з Університету Арізони. «Наявність деяких норм і вказівок, висунутих галуззю, дуже допоможе».

Космічний мотлох, синдром Кесслера і майбутнє

Підводячи підсумок, можна сказати, що в міру того, як на низьку навколоземну орбіту (LEO) запускається все більше супутників, ризик зіткнень і потенційна можливість синдрому Кесслера — ланцюгової реакції зіткнення уламків — стає все більш реальною загрозою. З понад 10 000 активних супутників, які зараз знаходяться на орбіті, переповнене космічне середовище ставить під загрозу все, від космічних місій до життєво важливих технологій, таких як GPS і системи зв’язку.

Експерти попереджають, що без значних зусиль щодо управління та зменшення космічного сміття ми можемо зіткнутися з майбутнім, коли дослідження космосу та супутникові послуги стануть майже неможливими. Профілактичні заходи, починаючи від технологічних рішень і закінчуючи нормативними актами, мають вирішальне значення для захисту навколоземної орбіти. Ключ до уникнення найгіршого сценарію синдрому Кесслера полягає в міжнародній співпраці та встановленні суворих правил, щоб запобігти подальшому перенаселенню. Якщо найближчим часом не вжити заходів, наслідки можуть бути катастрофічними – не лише для дослідження космосу, але й для багатьох аспектів сучасного життя, які залежать від супутникових технологій.