Вокруг Земли на огромной скорости вращаются тонны космического мусора. По данным Европейского космического агентства, отходов на орбите накопилось так много, что проблема вот-вот выйдет из-под контроля.
Ученые подсчитали, что буквально за 60 лет вокруг Земли скопилось более 750 тыс. объектов крупного мусора и 167 млн. – мелкого (меньше 1 см). На орбите действуют свои законы (нет воздуха), поэтому обломки мчатся на неимоверной скорости — 8 км/с. Это создает риски для объектов спутников и космонавтов. Например, чтобы пробить скафандр, достаточно кусочка размером с каплю.
В 2013 г. фрагмент мусора столкнулся с российским наноспутником BLITS. В результате аппарат развалился и пополнил ряды космических отходов. А в 2016 г. какая-то частичка попала в иллюминатор МКС, к счастью ей не удалось его пробить, однако она оставила приличную вмятину диаметром 7 мм. Таких примеров, к сожалению, очень много. Тему космического мусора подняли даже в Голливуде. В 2013 г. был снят фильм «Гравитация». Причиной всех бедствий в этой картине становится столкновение обломков с МКС.
Ученые считают, что на данный момент больше всего в космосе намусорили США, за ними следует Россия, а на третьем месте разместился Китай. Помимо обломков космических аппаратов, вокруг орбиты летают потерянные инструменты экипажа МКС и даже отходы их жизнедеятельности. Когда-то на станции отсутствовала система переработки мочи, поэтому астронавты выливали ее прямо в космос.
На видео запечатлен момент потери космонавтом камеры
На то, как долго космический мусор вращается вокруг планеты, влияет, в первую очередь, высота орбиты. Обломки, находящиеся низко, рано или поздно сгорают в атмосфере. А вот те объекты, которые летают повыше, очень дорого выводить на низкую орбиту, поэтому их стараются, наоборот, поднять повыше — на «орбиту захоронения», где они будут кружиться веками.
Сейчас все больше ученых обеспокоены проблемой загрязнения орбиты. Мусор может сбивать важные спутники, а некоторый даже падать на поверхность планеты. Человечество уже осознало, что горы отходов опасны не только на Земле, но и в космосе. Поэтому сейчас многие компании со всего мира разрабатывают технологии по космической уборке.
DARPA собирается ловить мусор с помощью сети и гарпуна
С 2010 г. американское оборонное агентство DARPA начало инвестировать в необычный для него проект — в создание гарпуна для захвата отслуживших спутников. Идея создания такого устройства принадлежит компании Star Inc. Ученые предлагают вывести на орбиту двенадцать спутников — «электродинамических ликвидаторов» (Electrodynamic Debris Eliminator — EDDE), вооруженных большими сетками и гарпунами.
Предполагается, что за 7 лет работы они смогут сгрести порядка 2,5 тыс. объектов массой больше 2 кг. Технология EDDE позволит отправить мусор на дно Тихого океана, «спалить» в атмосфере или же отправить на переработку.
Космические гарпуны — это стокилограмовые устройства, работающие на солнечных аккумуляторах. Star Inc. собираются «стрелять» ими с Земли в направлении самых крупных скоплений мусора. Специалисты уверяют, что их EDDE сможет облетать действующие спутники.
Первоначально к мусороуборочным космическим работам планировалось приступить в 2017 г. Но, к сожалению, этого не произошло. Скорее всего, компания продолжает трудиться над разработкой правил космического движения для своего аппарата.
Воздушные шары против мусора
Американская корпорация Global Aerospace изобрела нестандартное решение борьбы с космическими отходами. В основе метода лежит идея транспортировки мусора в атмосферу Земли, где тот с большой долей вероятности быстро сгорит. В качестве буксира ученые предложили использовать огромные воздушные шары — Gossamer Orbit Lowering Device или GOLD («Легкое как паутинка устройство понижения орбиты»). Впервые свое изобретения Global Aerospace презентовала на конференции по астродинамике «Astrodynamics Specialist Conference» в 2010 г.
Шары GOLD предлагают изготавливать из сверхтонкого, но прочного материала. Диаметр составит 37 метров. Стоит отметить, что к цели назначения его собираются выводить в сложенном виде. Ученые заявили, что общий вес коробки с шаром и устройством для надува составит всего 36 кг. После встречи с мишенью-мусором GOLD прикрепляется к объекту. Следующий этап — естественное увеличение силы трения этого тандема, что поспособствует снижению скорости и последующему вхождению в плотные слои атмосферы.
Недостатком такого метода ученые считают ограниченность действия – очистить околоземное пространство с помощью шаров можно будет лишь на низких орбитах — до 2000 км. Но как раз здесь и наблюдается наибольшая засоренность. Среди главных преимуществ этих «санитаров» — небольшие финансовые затраты на изготовление и возможность размещать GOLD на ракетах, летящих по своим делам.
NASA укутает мусор «одеялом»
В 2017 г. NASA выделила калифорнийской компании Aerospace Corporation деньги на разработку прочных и супертонких «одеял» Brane Craft для обволакивания космического мусора. Площадь такого устройства составляет около 10 кв. м, а толщина меньше, нежели человеческий волос. Их главная задача — отлавливание мусора, а также его последующий спуск в атмосферу.
Сейчас Aerospace Corporation находятся на стадии выбора материала для «одеял», но они уже определились, что конструкция Brane Craft будет модульной (благодаря этому можно в любой момент заменить поврежденный участок). Также устройства планируют укомплектовать как солнечными аккумуляторами, так и топливом для экспериментальных ионных двигателей NASA.
Ученые хотят в ближайшее время запустить на низкую околоземную орбиту несколько десятков таких устройств. Планируется, что на начальном этапе каждое одеяло будет отлавливать до 1 кг отходов. В NASA заявили, что в 2019 г. публике покажут первый образец Brane Craft.
Лазерное уничтожение космического мусора
В начале 2018 года Цюань Вэнь и его коллеги из Инженерного университета ВВС Китая предложили новый метод очистки космического пространства. Они планируют испарять или разбивать ненужные объекты с помощью лазера.
Эту идею уже давно вынашивали многие изобретатели. Но до сих пор она была из области фантастики: никто не понимал, как отслеживать цель и наводить прицел. К сожалению, и у представителей Китая есть много нестыковок. Им удалось построить интересную компьютерную модель, они доказали, что орбиты «оружия» и мусора должны располагаться на одной полкости, а также выбрали в качестве мишеней обломки более 10 см. Обстрелы планируют вести с периодичности 20 выстрелов в секунду. В результате мусор должен либо испепелиться, либо же изменить свою скорость и постепенно «упасть» в атмосферу.
Но вот они не продумали, что для раздробления такого большого по космическим меркам мусора понадобится очень сильный лазер, а это уже будет считаться оружием. А как известно, международным правом запрещено использование космического оружия. Также непонятно, чем вообще будет питаться такое мощное устройство. Ясно одно — изобретатели лазера только вначале своего пути и пока не известны все тонкости нового космического очистителя.
До сих пор на орбиту Земли не выведен ни один мусоросборщик. Ученые продолжают решать главную проблему — как сделать устройство таким, чтоб не повредить при «уборке» функционирующие спутники.
Другие же специалисты поднимают вопросы профилактики замусоривания космоса. Во-первых, они предлагают делать спутники более долговечными, а, во-вторых, увеличить их маневренность. Также NASA и ESA сейчас серьезно подошли к созданию каталога орбит всех космических обломков, что в дальнейшем будет способствовать уменьшению вероятности столкновения спутника или МКС с отходами.