Способы утилизации космического мусора

Чем опасен космический мусор и как его уничтожают

По разным оценкам, количество космического мусора на орбите Земли варьируется от 220 до 300 тысяч объектов. При этом, объекты, размером в поперечнике более 1 см, составляют от 20 до 33% (от 60 тыс. до 100 тыс) всего космического мусора. Только представьте, какой эффект может оказать «астрономическая пуля» на пролетающий мимо космический корабль. Конечно, в масштабах нашей орбиты это кажется несущественным, но по мнению ученых, после 2055, в результате взаимного саморазрушения уже имеющегося на орбите мусора, проблема космического мусора станет серьезным препятствием для дальнейшего освоения космоса. Теперь подробнее об этом и других возможных последствиях.

Суть проблемы

Угроза физического столкновения

За всё время программы шаттлов, на них было обнаружено порядка 170 следов на иллюминаторах от столкновения, к счастью с микрочастицами (0,2 мм в диаметре). Около 70 иллюминаторов пошли под замену. На изображении слева кратер диаметром 2.5 мм от частицы краски.

• В июле 1996 года французский спутник столкнулся с третьей ступенью французской ракеты Arian, запущенной намного раньше;

Французская ракета Arian. Источник — ESA

• 29 марта 2006 года российский спутник «Экспресс АМ11» столкнулся с космическим мусором. В результате столкновения, был разгерметизирована система терморегулирования, спутник, потерял ориентацию и начал неконтролируемое вращение.

• 10 февраля 2009 года российский спутник «Космос-2251», выведенный из эксплуатации в 1995 году, столкнулся с американским коммерческим спутником Iridium 33.

Столкновение Космос-2251 и Iridium 33. Источник — vermarushabh.blogspot.com

Для контроля мусора космическими агентствами ведутся соответствующие реестры, отслеживающие относительно крупные (от нескольких сантиметров) объекты. Так, например. основываясь на имеющихся данных, МКС несколько раз в год корректирует своё положение на орбите, дабы избежать столкновения.

Синдром Кесслера

Помимо угрозы физического уничтожения, космический мусор может являться причиной полной непригодности ближнего космоса для практического использования. Данную теорию описывает так называемый синдром Кесслера, описанный консультантом НАСА Дональдом Кесслером в 1978 году. Суть данной теории заключается в «эффекте домино». По мере увеличения количества объектов на орбите увеличивается и количество потенциальных источников мусора. Столкновение двух крупных объектов приведет к появлению большого количества новых, более мелких объектов. В свою очередь, каждый из них может столкнуться с другим объектом. Таким образом возникает «цепная реакция», ведущая к появлению всё новых и новых обломков. По итогу, при достаточно большом количестве столкновений, количество образовавшегося мусора на орбите сделает невозможным её использование.

Однако на низких орбитах взаимодействие с атмосферой постепенно уменьшает количество мусора, и это подводит нас к следующей угрозе.

Падение космического мусора на Землю

Объекты, находящиеся на низкой орбите, еще находятся под влиянием атмосферы земли и постепенно замедляются, в результате через какое-то время начинают снижаться и входить в более плотные слои атмосферы. Многие объекты сгорают в атмосфере, но есть и те, что достигают поверхности планеты. Так, по данным НАСА, почти ежегодно отдельные фрагменты космических аппаратов достигают поверхности Земли.

Кладбище космических кораблей

Точка Немо — это самая удаленная от суши место на Земле, также называемая океаническим полюсом недоступности. Полюс недоступности — это место, которое наиболее сложно достигнуть из-за её удалённости, обычно от береговой линии. Ближайшая суша находиться в 2688 километрах от Точки Немо, а ближайшим населенным местом периодически становится МКС, орбита которой проходит над этим местом. Низкое содержание питательных веществ (круговорот в южной части Тихого океана блокирует попадание питательных веществ в этот район) и удаленность от прибрежных вод делают это место практически безжизненным, поэтому Точка Немо — идеальное место для захоронения космических аппаратов. Периодически этот район называют кладбищем космических кораблей. Некоторые русскоязычные источники называют этот район закрытым для судоходства, но судя по отсутствию нормативных документов и регламента процедуры захоронения (о которой чуть ниже) данный запрет носит рекомендательный характер. Ответственность за движение судов в этом регионе разделяют Чили и Новая Зеландия. За несколько дней до спуска космического аппарата, космические агентства предупреждают службы этих стран, которые в свою очередь доносят соответствующие предупреждения избегать этот район до летчиков и капитанов морских судов.

Похороны космического аппарата

Как и при любой другой космической операции, захоронение космического аппарата требует соответствующей подготовки. После проведения необходимых расчетов и предупреждения местных властей, аппарат, достигнув необходимого местоположения, начинает торможение. Как упоминалось выше, небольшие и компактные спутники, как правило, не достигают поверхности земли и сгорают за счет трения. Поверхности воды же достигают различные тугоплавкие конструкции. Так, например, данный участок используется российским Центром управления полетов для утилизации космических беспилотных грузовиков серии «Прогресс». Кстати, в результате захоронения части космического аппарата могут разлетаться на большой площади. Так, например, останки станции «Мир», затопленной в 2001 году, разлетелись на участок протяженностью 3000 километров. Подобная особенность несколько раз становилась причиной ЧП. В 1979 году часть американской станции «Скайлэб» упала на территории Австралии, в 1991 году обломки станции «Салют-7» упали на территории Аргентины. Также в 1997 году недогоревшая часть ракеты упала на женщину в Оклахоме. К счастью, все эти случаи произошли без жертв. Сейчас, ежегодно на кладбище космических кораблей свой последний приют находят несколько десятков кораблей, которые находясь на орбите являются источником большей угрозы.

Орбита захоронения

Помимо наземного кладбища также существует орбита, на которую отправляют уже отработавшие космические аппараты для уменьшения вероятности столкновения с ещё работающими. Существует две официальных орбит захоронения: для космических аппаратов, располагавшихся на геостационарной орбите, и для аппаратов для военных разведывательных спутников с ядерной энергетической установкой.

Геостационарная орбита — это орбита, расположенная над экватором земли, находясь на которой, искусственный спутник имеет такую же угловую скорость, как и Земля, т.е. находится всегда над одним и тем же местом на Земле. Эта орбита используется для размещения коммуникационных, телетрансляционных спутников и находиться на высоте 35786 километров над уровнем моря. После отработки, спутник примерно на 200 км (для каждого спутника расстояние рассчитывается индивидуально).

Увеличение количества искусственных спутников Земли. Источник — Европейское космическое агентство.

Другая орбита захоронения находится на высоте от 600 до 1000 километров. На эту орбиту отправляют военные спутники с ядерной энергетической установкой. Ориентировочно, эти спутники будут находится на орбите порядка 2 тысяч лет, после чего гравитация Земли притянет их.

Пути решения

В целом, поиск путей решения этой проблемы ничем не отличается от решения проблемы творческого беспорядка у вас на столе, только масштаб у первой слегка побольше. Имеется два пути — создавать меньше мусора или убирать старый.

Снижение создаваемого мусора

Как говорится, «Чисто не там где убирают, а там где не мусорят!». Собственно, в этом и суть. К основным направлением снижения создаваемого мусора относят следующие меры:

• Снижение массы запускаемого аппарата:

Меньше масса — меньше потенциального мусора. Всё просто.

• Увеличение срока эксплуатации космических аппаратов:

Чем дольше будут работать спутники, тем меньше будет производиться полетов для их замены.

• Минимизация количества остающихся в космическом пространстве частей КА:

Утилизация отработавших частей и самого космического аппарата либо возвращение частей обратно на Землю.

Как видно, первые два пункта пересекаются с общими направлениями развития космонавтики. Последний пункт же вносит некоторые коррективы в построение ракет. Как грамотно организовать утилизацию отработавших частей? Одно из развивающихся направлений — использование материалов, позволяющих ракетам-носителям вывести аппарат на орбиту, а затем сгореть в атмосфере. Т.е. такой материал должен выдерживать все взлетные нагрузки, и при этом не должен быть супер тугоплавким, чтобы за счет трения сгореть в атмосфере. Звучит как некоторый парадокс. На данный момент таких материалов в ракетостроении нет.

Второй способ — это возвращение частей КА на Землю. Самый очевидные примеры — это многоразовые ступени SpaceX и программа Space Shuttle.

Утилизация уже имеющегося мусора

В отличие от проектируемых с замыслом утилизации аппаратов, мусор на орбите сам себя утилизировать не может. Все текущие проекты «по уборке» космического мусора находятся либо в разработке либо в виде идеи. Было озвучено множество идей, которые можно классифицировать следующим образом:

• Лазеры

Суть в том, что уничтожать мусор с помощью лазера. Что ж, звучит фантастично.

• Захват

Захват мусора с помощью сверхпрочной сети и отправка его в плотные слои атмосферы. К слову, в 2019 году британский аппарат RemoveDebris смог захватить фрагмент спутника.

• Воздушные шары

Крупный шар должен оборачивать мусор, при этом увеличивая их сопротивление и ускоряя процесс входа в плотные слои атмосферы.

• Буксир с солнечным парусом

Солнечный парус — это устройство, использующее давление света для приведения в движение космического аппарата. По задумке, такой аппарат будет цеплять мусор и уводить его с орбиты.

• Облако вольфрама

По задумке, облако вольфрама будет медленно опускаться к Земле, попутно замедляя мусор.

• Аппараты-самоубийцы

Такой аппарат должен должен буквально заталкивать опасные объекты в атмосферу, и при этом также сходить с орбиты.

• Орбитальные мусоровозы

Аппарат будет собирать мусор на орбите и перерабатывать его.

Российский сборщик космического мусора, перерабатывающий космический мусор в топливо. Источник — russianspacesystems.ru

Облачные серверы от Маклауд быстрые, безопасные и не генерируют космический мусор.

Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!

Источник

Утилизация космического мусора

Природа – бесценный дар, один на всех

УТИЛИЗАЦИЯ КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА

Средняя общеобразовательная школа №6

СОШ № 6 г. Шумерля

г. Чебоксары, 2010

Основополагающий вопрос: Как очистить околоземное пространство от космического мусора и сделать ее безопасной.

Цели и задачи работы:

Рассмотреть проблему засорения околоземного космического пространства «космическим мусором», которая может привести к практической невозможности дальнейшего освоения космоса;

2. Ознакомиться с имеющимися на сегодняшний день проектами очистки ближнего космоса;

Познакомить с данной экологической проблемой обучающихся своей школы.

Актуальность: Острейшей проблемой общества стала безопасность космонавтов и сохранность искусственных спутников от мусора, заполняющего космическое пространство. Ученые из различных стран вырабатывают методы контроля над космическим пространством и утилизации космического мусора, выдвигают различные проекты утилизации космического мусора с геостационарной орбиты, потому что нет засорения национального околоземного космического пространства, есть засорение космического пространства Земли, одинаково негативно влияющее на все страны, прямо или косвенно участвующие в его освоении. Засорение происходит непосредственно и самой поверхности Земли. Космические трассы проходят в Росии над Алтаем с 1959 года. За это время на территории республики «выпали» отделяющиеся ступени около 400 космических кораблей. Неудивительно, что железяками из космоса оказались замусорены огромные территории. Возникла насущная потребность срочно заняться проблемой космического мусора, чтобы предотвратить впоследствии экологическую катострофу.

Свалка на небе – неприятности на Земле…………………………………………………………4

Это кто же здесь сорит. 5

Вакансия космического мусорщика открыта…………………………………………………….6

Правила космического движения…………………………………………………………………6

Космический мусор — все искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые уже неисправны, не функционируют и никогда более не смогут служить никаким полезным целям, но являющиеся опасным фактором воздействия на функционирующие космические аппараты, особенно пилотируемые. Крупные или содержащие на борту опасные (ядерные, токсичные и т. п.) материалы, объекты космического мусора могут представлять прямую опасность и для Земли — при их неконтролируемом сходе с орбиты, неполном сгорании при прохождении плотных слоев атмосферы Земли и выпадении обломков на населенные пункты, промышленные объекты, транспортные коммуникации и т. п. Например, директор Алтайского регионального института экологии Юрий Робертус сообщил, что унитарное предприятие «Зонт» собрало и утилизировало первые 15 тонн космического мусора. А на территории Республики Алтай осталось еще около двух тысяч тонн «космических останков». Для сбора отделившихся ступеней и было создано предприятие «Зонт». Сейчас его сотрудники очищают окрестности населенных пунктов Усть-Канского, Турачакского и Улаганского районов. Особое внимание уделяется очистке прибрежной зоны уникального Телецкого озера. Однако эта работа практически сводится на нет отсутствием должного финансирования со стороны Росавиакосмоса. А такими темпами очищать Алтай от космического мусора придется не один век. Проблема засорения околоземного космического пространства «космическим мусором» как чисто теоретическая возникла по существу сразу после запусков первых искусственных спутников Земли в конце пятидесятых годов. Впервые о масштабном загрязнении космоса ученые заговорили в 1980-х, когда концентрация мусора на орбите Земли достигла такой плотности, что баллистикам требовалось хорошенько поработать, чтобы безопасно разместить среди него тот или иной спутник. В последнее десятилетие ситуация только ухудшилась. Количество мусора в околоземном пространстве столь велико, что это создает реальную опасность для работающих там автоматических станций. В ближайшем будущем сложности будут нарастать как снежный ком. Официальный статус на международном уровне она получила после доклада Генерального секретаря ООН под названием «Воздействие космической деятельности на окружающую среду» 10 декабря 1993 г. Необходимость мер по уменьшению интенсивности техногенного засорения космоса становится понятной при рассмотрении возможных сценариев освоения космоса в будущем. Существуют оценки, так называемый «каскадный эффект», который в среднесрочной перспективе может возникнуть от взаимного столкновения объектов и частиц «космического мусора», при экстраполяции существующих условий засорения низких околоземных орбит (НОО), даже с учетом мер по снижению в будущем числа орбитальных взрывов (42 % всего космического мусора) и других мероприятий по уменьшению техногенного засорения, может в долгосрочной перспективе привести к катастрофическому росту количества объектов орбитального мусора и к практической невозможности дальнейшего освоения космоса.

Недавний инцидент на МКС показал, что угроза намного серьезнее, чем можно предположить. Как рассказал космонавт Максим Сураев, космический мусор размером всего в 1 см чуть было не поставил крест на очередной вахте МКС. Осколок оказался в красной зоне станции, космонавтам пришлось экстренно собирать вещи, занимать места в кораблях «Союз» и готовится к возможной эвакуации. Тревога оказалось ложной, но эта мусорная история могла иметь весьма печальные последствия.

Предполагается, что «после 2055 года процесс саморазмножения остатков космической деятельности человечества станет серьезной проблемой».

Мелкий мусор, находящийся в космическом пространстве, не представляет опасности для населения Земли. Рано или поздно любой объект в результате трения об остатки атмосферы затормозится, начнет падать на Землю и сгорит в верхних слоях атмосферы, но в зависимости от размера объекта и высоты орбиты срок существования отходов может составлять от нескольких месяцев до сотни лет. Однако самоочищению не подвергаются объекты искусственного происхождения, находящиеся в зоне геостационарной орбиты, которая расположена на расстояниикилометров от поверхности Земли строго над экватором. А геостационарная орбита – самая востребованная человечеством зона, так как именно здесь космические аппараты обладают уникальным свойством: их скорость точно соответствует скорости вращения Земли. Это означает, что искусственный спутник без каких бы то ни было затрат топлива и коррекций скорости постоянно висит над конкретной точкой Земли (ни одна другая орбита предоставить такую возможность не способна). Это свойство бывает чрезвычайно полезно, когда необходима надежная и постоянная спутниковая связь, в противном случае для ее обеспечения понадобится целая сеть сменяющих друг друга спутников связи, что намного дороже и сложней даже с учетом того, что вывод на низкую орбиту в несколько раз дешевле, чем на геостационарную. На геостационарную орбиту спутники запускают с 1963 года, но уже через год некоторые из них перестают быть активными. В настоящее время там находится свыше одной тысячи объектов и лишь 350 из них действующие спутники. Ежегодно к ним прибавляется два-три десятка новых стационаров и неимоверное количество обломков разрушившихся по разным причинам спутников. На геостационарной орбите нет атмосферы, соответственно некому там тормозить объекты, и поэтому пока их не тронешь, они будут там вечно кататься и мешать действующим и вновь прибывающим космическим аппаратам. По данным, опубликованным Управлением ООН по вопросам космического пространства, в октябре 2009 года «Вокруг Земли вращается около 300 тысяч обломков мусора». Интересные результаты принес научный тандем ведущего научного сотрудника Пулковской обсерватории Аллы Сочилиной и члена-корреспондента Академии наук Грузии Ролана Киладзе. Астрономы из некогда двух братских республик смогли блестяще обозначить теорию движения геостационарных спутников. Если ныне используемые математические расчеты позволяют определять график движения спутников обычно на 6 месяцев вперед, то новая методика, разработанная Аллой Сочилиной и Роланом Киладзе, позволяет рассчитать нахождение того или иного спутника на 100 лет вперед.
«Для чего это нужно знать? Теперь мы можем определять свободные места на геостационарной орбите, чтобы с меньшим риском столкновения с космическим мусором запускать на орбиту новые спутники. Словом, появилась возможность определять на орбите «чистые места», чтобы «мертвые» объекты искусственного происхождения не калечили дорогостоящие космические аппараты, и сами не превращались в металлолом», — объяснил Ролан Киладзе.

Свалка на небе – неприятности на Земле

В первую очередь от космического мусора страдают, конечно, объекты, находящиеся на орбите. «Службы наземного наблюдения иногда фиксируют столкновения частиц космического мусора друг с другом, из-за чего их количество множится на орбите земли. Мелкие частицы представляют не меньшую опасность, чем крупные. Только представьте крупнокалиберную пулю, движущуюся со скоростью 8–10 км/с. При попадании подобной частицы в действующий космический аппарат сила соударения просто чудовищная. Ни один корабль не выдержит такого столкновения. Если же соударение произошло, облако обломков на орбите расползется по всем направлениям всего за пару недель, угрожая уничтожить и других соседей».И хотя вероятность вывода из строя орбитальных спутников космическим мусором все еще крайне мала, неприятные инциденты уже были, в том числе с пассажирскими космическими кораблями и орбитальными станциями. В 1983 году экипаж печально знаменитого шаттла Challenger обнаружил на лобовом стекле своего корабля небольшой след от соударения с посторонним предметом. Кратер был всего 2,5 мм в глубину и столько же в ширину, но заставил сильно поволноваться инженеров NASA. После приземления корабля специалисты тщательно осмотрели повреждения и пришли к выводу, что причиной соударения стала микрочастичка краски, отслоившаяся от какого-то другого космического аппарата. Пострадала от космического мусора и советская орбитальная станция «Салют-7», поверхность которой была буквально испещрена микроскопическими кратерами от соударения с частицами мусора. Чтобы предотвратить возможность подобных инцидентов в дальнейшем, станция «Мир» и пришедшая ей на смену МКС были оснащены экранами, защищавшими обитаемые модули от соударений с мелким мусором. Впрочем, и это не помогло. В июне 1999 года тогда еще необитаемая МКС имела все шансы столкнуться с обломком разгонного блока одной из ракет, уже долгие годы вращавшегося вокруг Земли. К счастью, специалистам российского Центра управления полетами (ЦУП) удалось своевременно скорректировать ее орбиту, и обломок пролетел мимо на расстоянии 6,5 км. В 2001 году МКС пришлось предпринимать специальный маневр, чтобы не столкнуться с семикилограммовым прибором, потерянным во время выхода в открытый космос американскими астронавтами. С тех пор станция уворачивается от космического мусора с завидной регулярностью, несколько раз в год. Космический мусор представляет опасность и для далеких от космоса землян, падая на их головы в прямом смысле этого слова. В 1978 году таежные области на севере Канады пострадали от падения советского спутника «Космос-594». Годом позже обломки американской космической станции Skylab рассыпались над пустынными районами Австралии. В 1964 году в ходе неудачного запуска навигационного спутника США с ядерными источниками энергии на борту радиоактивные материалы рассеялись над акваторией Индийского океана. Всем памятна ситуация и со станцией «Мир», затопленной в Тихом океане. Тогда у десятков тысяч жителей островных государств случился форменный массовый психоз. Люди панически боялись, что «русская громадина» свалится им прямо на голову. А вот для жителей Алтайского края этот кошмар стал реальностью. Именно над этим регионом России пролегают траектории полета ракет, запускаемых с Байконура, и именно сюда валятся обломки первых ступеней с остатками высокотоксичного топлива. Но что же представляет собой космический мусор? Откуда он берется?

Это кто же здесь сорит?

Ситуация складывается парадоксальная. Чем больше мы запускаем аппаратов в космос, тем менее пригодным для использования он становится. И, действительно, по оценкам российских специалистов, в настоящее время в космосе находится более 10 тысяч летательных аппаратов и спутников Земли, при этом функционируют из них только 6%. Космические аппараты выходят из строя с завидной регулярностью, а в результате плотность космического мусора на орбите ежегодно увеличивается на 4%. В настоящее время вокруг нашей планеты вращается около 70–150 тысяч объектов размером от 1 до 10 см, частиц же менее 1 см в диаметре – миллионы. «И если на низких орбитах, примерно до 400 км, мусор притормаживает о верхние слои атмосферы и со временем падает на Землю, то на геостационарных орбитах он может вращаться бесконечно долго», – продолжает Александр Багров.
Свой вклад в дело увеличения космического мусора вносят и разгонные блоки ракет, с помощью которых спутники выводятся на геостационарные орбиты. В их баках остается примерно 5–10% топлива, которое весьма летуче и легко превращается в пар, что нередко приводит к мощным взрывам. После нескольких лет пребывания в космосе отслужившие ступени ракет разлетаются на куски, разбрасывая вокруг себя «шрапнель» мелких осколков. За последние годы в околоземном пространстве было зафиксировано 182 подобных фейерверка. Только один недавний взрыв ступени индийской ракеты-носителя привел к образованию 300 крупных обломков и бесчисленного множества мелких, но не менее опасных объектов. Первые жертвы уже были. В июле 1996 года на высоте примерно 660 км французский спутник столкнулся с фрагментом третьей ступени французской же ракеты Arian, запущенной много раньше. Относительная скорость во время столкновения составляла около 15 км/с, или околокм/ч. Французские баллистики, прозевавшие на орбите приближение своего же крупного объекта, потом долго кусали локти, и было от чего. Происшествие не закончилось крупным международным скандалом только потому, что оба объекта имели французское происхождение.

Вакансия космического мусорщика открыта

«К сожалению, на данный момент эффективных способов уничтожения космического мусора не существует», – считает Эфраим Аким. По его мнению, собирать обломки при помощи американских шаттлов безумно дорого, да и челноки вот уже несколько лет стоят на приколе. Еще большее безумие сжигать космический мусор при помощи лазера, поскольку расплавленный металл, остывая, превратится в смертоносную «шрапнель», которая расползется по орбите, еще больше загрязнив космос. Заменить многоступенчатые ракеты многоразовыми системами тоже пока не представляется возможным, слишком уж они дороги. «Конечно, хорошо запускать и забирать спутники при помощи летающих тарелок. В любой момент взлетел, зацепил его и сел обратно на Землю, – смеется Эфраим Аким. – Увы, человечество подобными техническими устройствами не располагает. Пока они не появились, нам надо всеми силами предотвращать дальнейшее загрязнение космоса, иначе в будущем из-за опасности встречи с космическим мусором его освоение превратится в очень рискованное мероприятие».
Единственное, что пока могут предложить ученые, – тщательное картографирование космической свалки. Но и здесь все не так просто. «На сегодняшний день только два государства в мире способны эффективно отслеживать поведение космического мусора», – считает главный баллистик ЦУП Николай Иванов. Легко догадаться, что это Россия и США, которые являются и главными «загрязнителями» космоса. «У нас, как и в Америке, существуют уникальные наземные комплексы, позволяющие обнаруживать на низких орбитах кусочки до нескольких сантиметров в диаметре, но необходимо также совместно разрабатывать меры по их нейтрализации. Было бы неплохо создать международную систему слежения, объединить каталоги объектов, разработать общую систему предупреждений о рисках столкновений, только в этом случае можно реально обезопасить полеты», – продолжает Николай Иванов. «Чтобы на космических дорогах не было аварий, необходимо выработать международные правила космического движения», – вторит ему Эфраим Аким. Первые шаги в этом направлении уже сделаны.

Правила космического движения

«Предотвращением дальнейшего загрязнения космического пространства занимаются несколько международных комиссий, в том числе под эгидой ООН, – рассказывает ученый секретарь Совета по космосу РАН Александр Алферов. – Правда, они сталкиваются с неповоротливостью ряда агентств, предпочитающих все очень тщательно взвесить, прежде чем идти на сотрудничество. Дело в том, что многие спутники принадлежат военным ведомствам и полную информацию о них получить весьма сложно. Нельзя сбрасывать со счетов и коммерческую сторону вопроса». Впрочем, приватизация космоса играет на руку тем, кто ратует за его чистоту. «Космос постепенно превращается в зону вложения капитала, а коммерсантов всегда интересовали вопросы страхования рисков и возмещения потерь в результате тех или иных форс-мажорных обстоятельств, – считает Александр Багров. – Без выработки единых правовых норм достичь этого не удастся. К примеру, кто должен отвечать, если старый безжизненный спутник или разгонный блок ракеты, запущенной одним государством, протаранит автоматическую станцию, принадлежащую другой стране? Пока на этот вопрос ответа нет, хотя подобные прецеденты уже имели место». И хотя частные космические компании делают только первые шаги, сам факт их появления на свет подтолкнул к выработке единых международных правил. «В настоящее время интенсивно вырабатываются новые требования к космической технике, определяются зоны работы спутников и оговариваются методики захоронения выработавших свой срок аппаратов», – рассказывает Эфраим Аким. Одним из первых реальных достижений в деле борьбы с космическим мусором стала выработка новых международных стандартов в отношении искусственных спутников Земли. Теперь на их борту должны присутствовать резервные запасы топлива, чтобы по истечении срока работы увести аппараты в специально отведенные районы околоземных орбит или направить к Земле. Желательно также оснащать спутники дополнительными системами управления, способными в случае поражения аппарата частицами мусора уводить его с рабочих орбит. Предполагается, что «кладбища спутников» будут располагаться на 200–300 км выше зоны геостационарных орбит. «Конечно, внедрение новых стандартов идет очень медленно, – признает Эфраим Аким, – ведь они связаны с существенными затратами. Изменение в конструкции спутников влечет за собой дополнительные многомиллионные вложения, что нравится не всем аэрокосмическим корпорациям. Но без этих мер на данный момент просто не обойтись, и все это понимают». Другой важный шаг – внесение в международные правила использования космоса требования оснащать разгонные блоки ракет системами слива топлива. Оказавшись в космосе, после завершения маневра управляющая электроника в обязательном порядке должна открыть клапаны и выбросить излишки горючего. К сожалению, и этого порой недостаточно. Из-за особенностей топлива и невозможности полностью выбросить его из резервуаров взрываются даже «опустошенные» баки. А значит, должны быть предприняты меры по совершенствованию конструкции космических ракет.

Способы утилизации мусора в космосе

Для дальнейшего познания Вселенной очень важно развитие космонавтики. За минувшие полвека, как человек начал с помощью космических аппаратов исследовать космос, он окружил Землю поясом искусственных спутников и отходов, грозящих затормозить изучение космоса. Учёные изобретают космические системы-мусоросборщики, уже ряд проектов готов вступить в борьбу за чистоту околоземных орбит. 4 существующих проекта представлены в приложених данной работы. Из приведённых примеров видно, что существуют разные методы сбора космического мусора. Все они очень дорого стоят. Чтобы уменьшить затраты на их производство и применение, следует совершенствовать конструкции спутников, космических кораблей и ракет, чтобы от них оставалось как можно меньше космического мусора.

Японские конструкторы разработали технологию утилизации космического мусора. Робот-уборщик захватывает рукой-манипулятором старый спутник или обломок ракеты и бросается вниз, сгорая вместе с ним в атмосфере. Строительство одного такого робота весом 140 кг обойдется в 4 млн. долларов. Однако очевидно, что спрос на устройства будет расти. Количество мусора в космосе увеличивается, и его столкновение с космическими аппаратами может привести к непоправимым последствиям.

Роскосмос сообщает, что за последние три года ситуация с космическим мусором в области низкой околоземной орбиты, на которой реализуются пилотируемые программы, резко обострилась. В диапазоне высот 750-850 км концентрация фрагментов мусора увеличилась более чем в два раза. По данным Роскосмоса, за два года в околокосмическом пространстве образовалось не менее 3 тыс. новых космических объектов размером более 10-20 см. По мере того, как все больше стран запускают спутники для различных нужд, плотность «населения» околоземных орбит растет. В феврале 2009 года на орбите произошло столкновение между двумя беспилотными аппаратами. Над Сибирью встретились два спутника: американский Iridium 33 и неработающий советский аппарат «Космос-2251». В результате космической аварии на орбите образовалось более 500 новых фрагментов. «Такое загрязнение околокосмического пространства является беспрецедентным. Оно в четыре раза превышает средний темп загрязнения орбиты за все предшествующие годы. Оценки максимальной концентрации космического мусора разных размеров увеличились в 2009 году по сравнению с 2003 годом в 2,3-2,6 раза. Соответственно, увеличились и вероятности столкновений космических аппаратов с космическим мусором», — отмечают в Роскосмосе. По прогнозу британских астрономов, в ближайшие 5 лет вероятность столкновения космических аппаратов с мусором на орбите увеличится как минимум в два раза. Еще через 50 лет этот показатель увеличится вчетверо. Необходимость постоянного мониторинга и проведение спецопераций по уклонению от опасных объектов существенно увеличит стоимость космический миссий.

Из-за космического мусора зачастую неточны метеопрогнозы и сбоит навигационное оборудование. Кроме того, по словам начальника Сводного управления Роскосмоса Юрия Макарова, космический мусор может служить удобным прикрытием действий против спутников со стороны потенциального противника — для этого могут использоваться малогабаритные космические аппараты. «Ситуации, связанные с космическим мусором, могут стать предлогом для начала военных действий против космических средств потенциального противника в случае, если они будут истолкованы как посягательство на права, технические средства и свободу действий в космосе», — заявил он. А в NASA полагают, что любой космический мусор можно будет использовать, изменив его траекторию — соответствующие технологии могут появиться уже через несколько лет.

По мнению экспертов, если не предпринять мер сегодня, то уже через 10-15 лет геостационарная орбита будет окончательно «забита», на ней не останется места для новых спутников, а после 2050 года из-за мусора полеты в космос станут просто невозможны

Ученые из различных стран выдвигают различные проекты утилизации космического мусора с геостационарной орбиты. Но прежде чем приступать к данной работе, что возможно пока лишь теоретически, необходимо каталогизировать объекты искусственного происхождения. То есть зафиксировать местонахождение каждого из многих десятков тысяч объектов, знать их размеры и скорость движения.

Корабль «Прогресс» станет основой «космического мусоровоза»

Космический грузовой корабль «Прогресс» может быть использован в качестве прототипа для разработки аппарата по утилизации космического мусора — заявил начальник научно-технического проектного центра ракетно-космической корпорации «Энергия» Игорь Хамиц. Космические корабли «Прогресс» позволяют восполнять на Международной космической станции запасы расходуемых материалов. С их помощью также корректируют орбиту МКС, проводят космические эксперименты и научные исследования. Полеты грузовых кораблей «Прогресс» стали неотъемлемой частью программ транспортно-технического обеспечения полета долговременных орбитальных станций «Салют-6» и «Салют-7», а также первого международного исследовательского комплекса «Мир», проработавшего на орбите 15 лет.

Между тем, несмотря на желание заработать, у России сегодня нет готовой технологии сбора и утилизации космического мусора. Со слов Лапоты, в РКК «Энергия» разрабатывают проект «космического пылесоса». Такой корабль может быть создан на основе буксира или платформы с ядерной энергоустановкой, конструкция будет оснащена вместительным контейнером и системой утилизации, которая позволит либо сжигать мусор, либо оттаскивать его на безопасные орбиты. По мнению конструкторов, корабль-мусорщик должен быть беспилотным и работать в автоматическом режиме. Но, как отметил президент РКК, пока это только идеи.

По мнению профессора МФТИ, декана факультета аэрофизики и космических исследований Сергея Негодяева, в «мусорном» сегменте России придется серьезно конкурировать с США. «Задача по утилизации космического мусора крайне сложная и с научной, и с технологической точки зрения», — подчеркнул он. А сейчас же не существует даже централизованной системы наблюдения.

В результате данной исследовательской деятельности я наметил план разрешения проблемы утилизации космического мусора:

Необходимо создать международную систему слежения, объединить каталоги объектов, разработать общую систему предупреждений о рисках столкновений; Необходимо выработать международные правила космического движения; Выработать новые, единые требования к космической технике, определить зоны работы спутников; Обязательно еще до запуска в космос оговорить методику захоронения выработавших свой срок аппаратов; Внести в международные правила использования космоса требования оснащать разгонные блоки ракет системами слива топлива; Объединить усилия ученых разных стран по разработке технологии сбора и утилизации космического мусора; Следует совершенствовать конструкции спутников, космических кораблей и ракет, чтобы от них оставалось как можно меньше космического мусора.

http://space. /gateway/news. nsf/21b593da6ad3c5b6c3256ae… http://www. *****/doc. html? http://www. *****/news/24578/&dd=28&mm=11&yy=2002 http://*****/world1//.html http://*****/discussion/1252.html http://www. *****/doc_166.html http://www. *****/doc. html? http://news-it. /Document. aspx? DocumentID=3927 http://*****/news/2009/10/05/debris/ http://www. *****/massmedia/2008/?id=463 http://www. *****/science//13_space. html http://*****/articlef. php? >Приложения

Фото с сайта www. *****

Рисунок 1. Машина-мусоросборщик с рукой-роботом

Космический корабль, оснащённый рукой-роботом, захватывает мусор клещами и помещает его в специальный отсек. Это устройство позволит очистить космос от отработанных спутников и ступеней ракет. Заполненный мусором отсек возвращается на Землю для утилизации.

Рисунок 2. Движущаяся сеть

Американские учёные предложили ловить отходы с помощью сети. В космосе разворачивается нечто вроде рыболовной сети из полимерных материалов, достаточно прочных, чтобы избежать повреждений при столкновении с космической пылью. Такую сеть прикрепляют к небольшому спутнику, после этого она должна развернуться, поймать мусор и снова свернуться со своей добычей. Наиболее применима для крупных отходов: обломков спутников и ракет. Собранные отходы возвращаются на космическом корабле на Землю для утилизации.

Рисунок 3. Лазеры

Исследователи предложили стрелять по отходам из лазерных пушек, чтобы они разогрелись до такой степени, что превратились бы в газ. Такие пушки могут располагаться на Земле и направляться сверхчувствительными радарами, способными обнаруживать предметы диаметром в один сантиметр.

Рисунок 4. Пластины из Аэрогеля

Аэрогель – это чрезвычайно пористый материал: он состоит из пустоты на 99%. Попадая в такое вещество, мельчайшие частицы заполняют пористую поверхность и оседают в пластине. Заполненные пластины возвращаются на Землю для утилизации.

Источник