Потенційна катастрофа для Землі: тривожне дослідження науковців про орбіту

Збільшення кількості супутників на орбіті стало неминучим через зростання попиту на супутникові знімки. Такі дані використовують у багатьох галузях – від аналізу стану сільського господарства до дослідження соціально-економічних процесів. Проте кожен новий апарат підвищує ризик зіткнень і утворення уламків у космосі. Про це пише Universetoday.

Чому більше менших супутників може бути безпечнішим?

Дослідники на чолі з Джоном Макінтошем з Манчестерського університету у статті в журналі Advanced in Space Research проаналізували, як дизайн супутникових місій може допомогти зменшити ці ризики.

У роботі автори виходили з кількох припущень. По-перше, для ефективного моніторингу Землі супутникові зображення мають мати роздільну здатність приблизно 0,5 метра на піксель. Такий рівень деталізації дозволяє відстежувати навіть незначні зміни, наприклад у лісовому покриві чи забудові.

По-друге, передбачається використання оптичних систем, які працюють у видимому спектрі світла. Інші технології, як-от синтетична апертурна радіолокація, мають свої переваги, але оптичні системи краще підходять для аналізу того, що саме відбувається на поверхні.

Як пише letspace, розмір оптичної системи залежить від висоти орбіти та необхідної роздільної здатності. Чим вища орбіта або точніші знімки потрібні, тим більший телескоп має бути встановлений на супутнику.

Наприклад, якщо перемістити супутник з орбіти 300 км на орбіту 750 км, діаметр апертури оптичної системи зросте з приблизно 0,33 м до 0,83 м. Зі збільшенням апертури різко зростає і маса апарата. У космічній техніці це особливо критично, адже більша маса означає потребу у більшій кількості пального для підтримання орбіти.

У результаті маса супутника може збільшитися з приблизно 107 кг на орбіті 300 км до близько 1360 кг на висоті 750 км при однакових можливостях спостереження.

Вища орбіта має одну перевагу – більшу площу огляду. Наприклад, сузір'я супутників на висоті 750 км може забезпечити спостереження за будь-якою точкою Землі протягом години, використовуючи лише 10 апаратів. Для орбіти 300 км знадобилося б приблизно 22 менші супутники.

На перший погляд це робить великі супутники на високих орбітах привабливішими. Але у такого підходу є суттєвий недолік.

Великі апарати мають більшу площу перерізу, а отже вищу ймовірність зіткнення з космічним сміттям. Особливо небезпечними є орбіти на висоті приблизно 850–950 км. Саме там раніше часто розміщувалися так звані сонячно-синхронні орбіти, де сьогодні накопичилося багато уламків.

На нижчих орбітах ситуація інша. Атмосферний опір поступово знижує орбіти уламків і супутників, через що вони швидше сходять з орбіти та згоряють в атмосфері. Саме з цієї причини компанія SpaceX нещодавно перемістила частину супутників Starlink з висоти близько 550 км на орбіту приблизно 480 км.

Ще один ризик полягає в тому, що великі супутники створюють більше уламків у разі зіткнення. Знищення такого апарата може породити значне хмаро сміття, яке підвищує ймовірність нових аварій.

У підсумку дослідники дійшли висновку, що менші супутники на нижчих орбітах можуть бути безпечнішою альтернативою. Хоча їх потрібно більше, вони менше ризикують зіткнутися з уламками та створюють менше космічного сміття у разі аварії.

Наразі у світі немає єдиних глобальних правил щодо розміщення супутників на орбіті. Автори дослідження зазначають, що якщо такі норми з’являться, подібні наукові роботи мають враховуватися при їх розробці.