План ESA щодо зменшення космічного сміття вимагає глобальної співпраці

Проблема космічного сміття не вирішиться сама собою. Ми роками робили кроки вперед, продовжуючи запускати все більше ракет і корисних вантажів у космос. За останні пару років організації, особливо Європейське космічне агентство (ESA), почали серйозніше вирішувати проблему. Тепер вони задаються питанням: що потрібно, щоб досягти нульового космічного сміття? На перший погляд, це може здатися нереальним, можливо, наївним. Навколо Землі обертаються мільярди частинок космічного сміття, і понад 25 000 із них мають розміри більше 10 см.

Незважаючи на невеликі розміри, ці шматки рухаються швидко і можуть завдати значної шкоди при зіткненні з супутниками або космічними станціями. Що знадобиться, щоб позбутися всього цього сміття? ESA випустило технічну брошуру Zero Debris Technical Booklet, щоб прояснити виклики майбутньому без сміття та запропонувати рішення для досягнення цього. Розробка буклета відбулася після підписання Хартії «Нуль сміття» членами спільноти «Нуль сміття».

«Незважаючи на кілька ініціатив щодо запобігання утворенню космічного сміття за останні роки та помірне покращення обізнаності громадськості, існує загальний консенсус щодо того, що всі зацікавлені сторони в космосі мають терміново потребувати більш амбітних дій для запобігання, зменшення та усунення уламків», — йдеться у звіті.

У звіті наголошується, що Керівні принципи довгострокової стійкості космічної діяльності Комітету ООН з використання космічного простору в мирних цілях описують, як доступ до космосу перешкоджає сміття. У буклеті визначено цілі щодо нульового утворення сміття та представлено «технічні потреби, рішення та ключові механізми», які можуть допомогти організаціям їх досягти.

Очевидний перший крок — припинити утворення сміття.

Це починається з уникнення ненавмисного викиду сміття. Вплив космічного середовища може призвести до погіршення стану матеріалів під час місій і після їх завершення, а ненавмисні удари також можуть призвести до викиду сміття. Буклет пропагує «Розробку технологій багатошарової ізоляції та покриття, що запобігає довгостроковій деградації матеріалів» та подібні розробки для матеріалів, які можуть протистояти ударам. Покращений моніторинг, моделювання та тестування можуть допомогти нам досягти цього.

Буклет також вказує на потребу в різних рушійних технологіях. Деякі технології двигунів вивільняють величезну кількість дрібних частинок. Буклет сприяє розробці альтернативних силових систем, заснованих на таких елементах, як електромагнітні троси, троси для передачі імпульсу та пристрої збільшення опору або тиску сонячного випромінювання. Буклет також вказує на те, як покращене спостереження та координація космічного руху (STC) може допомогти вирішити цю проблему. «Покращений STC допоможе запобігти зіткненням і зменшить кількість непотрібних маневрів для уникнення зіткнень», — йдеться в Буклеті.

Для цього знадобиться технологічне рішення, але різні космічні агентства також повинні будуть обмінюватися інформацією, що одні будуть робити більш неохоче, ніж інші. У Технічному буклеті пояснюється, що для цього необхідно розробити та прийняти стандартизовані рекомендації.

Для існуючих уламків видалення є єдиним рішенням. «Для космічних об’єктів, які не можуть зійти з орбіти з будь-якої причини, зовнішні засоби можуть бути використані для видалення цих об’єктів з орбіти», — йдеться в Буклеті. Це починається з оцінки недіючих супутників, щоб визначити найкращий спосіб їх сходження з орбіти. Чи є у них ризик розпаду через методи сходу з орбіти? Після оцінки нам потрібно розробити надійні та настроювані методи їх усунення. Це означає, що знадобиться технологічний підхід, як і зв’язок між різними космічними країнами.

У Буклеті зазначено, що для цього знадобиться «Розробка сумісних інтерфейсів і вимог, які сприятимуть видаленню різних типів і розмірів об’єктів (наприклад, великих/малих космічних кораблів, ступенів і елементів ракетоносіїв, космічних апаратів сузір’я), адаптованих для різних орбітальних регіонів (наприклад, LEO, MEO, GEO), для різних стратегій утилізації (наприклад, контрольоване, неконтрольоване повернення, орбітальний перехід на орбіту кладовища) і з легким маючи на увазі усиновлення», — пояснюється в Буклеті.

Системи зняття з орбіти можуть бути такими ж простими, як сонячні вітрила, що розгортаються, як експериментальний канадський Advanced Nanospace eXperiment-7 (CanX-7). Його запустили у 2016 році та досягли швидкості розпаду 20/км на рік. Хоча CanX-7 та інші подібні системи пасивні, існують також конструкції для активного видалення сміття (ADR).

Однією з систем ADR є Clearspace-1. На ньому будуть продемонстровані технології зустрічі, захоплення та зняття з орбіти супутника PROBA-1, який закінчив термін служби. Після захоплення і Clearspace-1, і PROBA-1 впадуть в атмосферу Землі та будуть знищені.

Прогнозування та уникнення ризику зіткнень між супутниками та іншими об’єктами в космосі також є частиною Буклету. «Зростаюча кількість уламків і ризик, пов’язаний із зіткненнями на орбіті, призводять до постійно зростаючої потреби операторів у виконанні маневрів для уникнення зіткнень», — йдеться в буклеті. Це можна частково вирішити на етапі проектування, але неминуче потребує координації.

Знову ж таки, буклет закликає до більшої співпраці між установами. Ці зусилля потребують стандартизованого набору вказівок щодо оцінки зіткнень і «методів інтеграції оцінок ризиків зіткнень від кількох постачальників».

Що стосується технологій, уникнення зіткнень і прогнозування також виграють від розробки алгоритмів машинного навчання, розробки та впровадження засобів оптичного та радіоспостереження, а також більшого списку додаткових розробок. Технічний буклет підсумовує нашу проблему: космічне сміття вимагає стандартизованих методів оцінки небезпек, уникнення небезпек і усунення небезпек. Хоча технологія, необхідна для вирішення проблеми космічного сміття, ще не була повністю розроблена, немає сумнівів, що це буде. Однак необхідні технології можуть бути не найбільшою перешкодою для вирішення проблеми космічного сміття. Критичною частиною є співпраця.

Без співпраці проблема ніколи не буде повністю вирішена. Однак співпраця може виявитися дефіцитом. Наш вид принаймні частково визначається нашими міжусобними чварами та трагедією спільного населення. У різних націй різні ідеології, політики та лідерство. Що ще гірше, деякі країни активно створюють більше сміття. У 2007 році Китай провів випробування протисупутникової ракети, яка знищила недіючий супутник і утворила величезну кількість уламків.

У 2017 році те саме зробила Росія. Індія провела подібне випробування у 2019 році, хоча вони стверджують, що це було на такій низькій висоті, що сміття швидко згоріло в атмосфері Землі. Однак Стратегічне командування США заявило, що уламки залишалися в космосі довше, ніж стверджувала Індія. Малоймовірно, що країни планети та космічні агентства найближчим часом почнуть співпрацювати. Але, як і у випадку зміни клімату та безлічі інших проблем, ми можемо вирішити проблему космічного сміття лише через співпрацю.