Cum se transformă orbita joasă a pământului într-un morman de gunoi

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

Urma de gunoi a omului s-a întins de mult dincolo de planetă, departe în spațiu. În timp ce activiștii și politicienii decid ce să facă cu deșeurile menajere de pe Pământ, tone de echipamente care au fost folosite se acumulează pe orbite.

Să ne dăm seama din ce sunt făcute haldele spațiale, unde sunt amplasate și dacă resturi „cerești” ne pot cădea pe cap (spoiler: asta s-a întâmplat deja).

Ce fel de gunoi zboară în spațiu

Era spațială a început odată cu lansarea primului satelit artificial în 1957. De atunci, omenirea a lansat multe rachete și a pus pe orbită aproape 11.000 de sateliți. În ultimii ani, numărul misiunilor spațiale a crescut dramatic. Acum, spațiul din apropierea Pământului este explorat nu numai de state, ci și firme private și organizații non-profit s-au alăturat afacerii. Sarcina pe orbite este în creștere.

Cum s-a schimbat numărul de obiecte din spațiul apropiat al Pământului

Cu toate acestea, sateliții, ca orice altă tehnică, se defectează și devin învechiți. Ele sunt înlocuite cu dispozitive noi, iar dispozitivele eșuate sunt forțate să-și trăiască viața pe orbită sub formă de fier vechi. În împrejurimile apropiate și îndepărtate ale planetei noastre au apărut „haldele”.

Toate obiectele tehnice inoperabile și fragmentele lor sunt clasificate ca resturi spațiale. Cea mai mare parte este cheltuită etape de rachete, sateliți vechi și fragmente ale acestora. În ciuda lansărilor constante de noi dispozitive, sateliții care funcționează pe orbite sunt mult mai puțin decât „deșeuri”. Potrivit estimărilor Agenției Spațiale Europene (ESA), în spațiul apropiat de Pământ există 128 de milioane de resturi minuscule, a căror dimensiune nu depășește un centimetru, 900 de mii de fragmente de la 1 la 10 cm și 34 de mii - mai mult de 10. cm. Spre comparație: sunt doar 3 sateliți de lucru, 9 mii.

Cel mai activ omenirea folosește orbita terestră joasă (200-2000 km deasupra nivelului mării). Această parte a spațiului cosmic este cea mai „dens populată” și, în același timp, cea mai „murdară”. La o altitudine de 650-1000 km se află prima „haldă” – aici „trăiesc” vehicule vechi, resturi de diferite dimensiuni și sateliți militari cu instalații nucleare. Astfel de înălțimi pentru depozitarea obiectelor potențial periculoase nu au fost alese întâmplător: ele pot fi acolo de aproximativ două mii de ani. Al doilea „sit de testare” oficial este situat la o altitudine de aproximativ 36 de mii de km - toți sateliții care au deservit de pe orbita geostaționară sunt trimiși acolo.

Cu toate acestea, resturile spațiale „zboară” nu numai în locuri special desemnate pentru aceasta. O coliziune cu resturile din spațiul apropiat de Pământ se poate întâmpla oriunde, deoarece este aproape imposibil de prezis mișcarea particulelor mici. Dar este cu adevărat posibil să evitați fragmente mari - majoritatea dintre ele sunt urmărite de agențiile spațiale mondiale. Dacă în următorii ani companii precum SpaceX, OneWeb și Amazon desfășoară mii de sateliți de comunicații peste Pământ, specialiștii vor trebui să monitorizeze cu mult mai multă atenție mișcarea pe orbite pentru a evita accidentele.

Cine ține evidența resturilor din spațiu

Potrivit ESA, rețelele de observare spațială urmăresc în mod regulat doar 28.000 de resturi deosebit de mari. Rețeaua de Supraveghere Spațială din SUA este unul dintre cele mai importante servicii de analiză a traiectoriei deșeurilor spațiale. Experții țin un catalog în care sunt aduse obiecte mai mari de 5-10 centimetri de orbita joasă a Pământului și resturi care încep de la 30 de centimetri situate în apropierea geostaționarului.

În Statele Unite, există și alte centre care colectează și prelucrează date nu doar despre „deșeuri”, ci și despre dispozitivele de operare. Geolocalizările lor sunt publicate în domeniul public pe resursa Space Track, iar de pe Twitter al Escadrilei 18 de control spațial, puteți afla despre distrugerea anumitor vehicule. Pe baza acestor informații, a fost creată o hartă online Stuff in Space, care arată în timp real poziția sateliților (puncte roșii), a corpurilor de rachete (albastru) și a resturilor spațiale (gri). Harta este actualizată în fiecare zi și demonstrează clar „relația” strânsă dintre dispozitivele de operare și „deșeuri”.

Țările din Europa, Rusia și China observă, de asemenea, mișcarea pe „urme” spațiale folosind telescoape sau radare geostaționare. Coliziunile pe orbită sunt rare, datorită serviciilor care calculează probabilitatea accidentelor.

De unde provin resturile spațiale?

În ciuda faptului că ciocnirile în spațiu sunt rare, ele afectează serios creșterea „haldelor cerești”. Unul dintre cele mai grave accidente spațiale a avut loc în 2009: satelitul de comunicații american Iridium și aparatul militar rusesc inoperant „Kosmos-2251” nu s-au putut dispersa. „Întâlnirea” lor a dat naștere unui nor mare de resturi mici și a mai mult de 1,5 mii de fragmente mari, care până astăzi rămân în spațiul apropiat de pământ.

Cercetătorii numesc exploziile motivul principal al formării deșeurilor spațiale. Cel mai adesea ele apar din cauza scurgerii sau încălzirii combustibilului, care rămâne în rezervoarele etapelor superioare deja uzate, ultimele etape ale rachetelor și sateliților. Echipamentul explodează din cauza defectelor de proiectare sau a impactului mediului spațial dur. De exemplu, în 2018 etapele superioare rusești și americane „Fregat” și „Centaur” s-au prăbușit pe orbită, în 2012, „Briz-M”-ul nostru a fost împrăștiat în fragmente. În martie 2021, un vechi satelit meteorologic american a explodat, iar în urmă cu un an o etapă a rachetei sovietice Ciclon-3, care se afla în spațiul apropiat de Pământ de 29 de ani, s-a transformat în 75 de fragmente aflate în derivă.

Testele armelor anti-satelit lasă o dâră mare de resturi. În 2007, China și-a distrus propriul Fengyun-1C cu o rachetă cu rază medie de acțiune la o altitudine de 865 km. Format aproximativ 3, 5 mii de obiecte mari și un număr nenumărat de fragmente de până la 5 centimetri. În 2019, India a lansat și o rachetă către satelitul său - aproximativ 400 de resturi împrăștiate pe orbite cuprinse între 200 și 1600 km.

Specialiștii ESA au analizat peste 560 de cazuri de distrugere a dispozitivelor. După cum observă ei, există și alte motive pentru formarea de resturi spațiale pe orbite. Adesea, unele dintre părțile sale sunt deconectate de la aparat, sunt distruse din cauza imperfecțiunilor structurii sau eșuează atunci când interacționează cu atmosfera Pământului.

Motivele distrugerii navelor spațiale

În 2020, specialiștii de la RS Components au analizat care dintre puterile spațiale împrăștiau spațiul mai puternic decât altele. S-a dovedit că cea mai mare parte a epavei urmărite astăzi aparține Rusiei și țărilor CSI - 14.403 fragmente. Pe locul doi se află Statele Unite (8734), pe al treilea - China (4688).

De ce sunt periculoase depozitele spațiale

Sateliții moderni sunt echipați cu protecție împotriva micrometeoriților și a resturilor spațiale, dar „blindura” nu salvează întotdeauna. Resturile de la explozie continuă să se miște cu o viteză inițială. Deoarece nu există o forță de frecare perceptibilă în spațiu și gravitația obișnuită nu acționează, acestea practic nu încetinesc.

Viteza lor poate ajunge la 8-10 km/s, ceea ce este de aproape șapte ori mai rapid decât un glonț. Loviturile fragmentelor mai lente pot fi, de asemenea, fatale. Piesele de peste 10 cm sunt capabile să distrugă complet aeronavele. Ciocnirile cu fragmente mai mari de 1 cm perturbă funcționarea navei spațiale sau provoacă explozii de obiecte neoperante. Particulele milimetrice în cele mai multe cazuri lasă fisuri și așchii pe carcase.

În 2016, un mic resturi de mărimea unui fir de praf a lăsat o adâncitură de 7 mm pe geamul ISS. Ciocnirile cu orice fragmente de resturi sunt periculoase pentru stația spațială, deoarece se mișcă pe orbită cu o viteză mai mare de 7,6 km/s. ISS efectuează în mod regulat manevre evazive și își corectează orbita: panourile antimeteoriți nu sunt capabile să protejeze echipajul în cazul unei coliziuni cu resturi mari. Uneori, cosmonauții sunt forțați să evacueze stația și să aștepte momentul unei abordări periculoase a resturilor spațiale în nava spațială Soyuz, pentru a părăsi rapid „nava care se scufundă”, dacă este necesar.

Majoritatea manevrelor navelor spațiale sunt făcute pentru a evita „întâlnirile” cu resturile. Aceste acțiuni sunt costisitoare. Experții petrec ore întregi calculând riscurile și planificând o nouă traiectorie. În momentul manevrei se consumă combustibil, pe care trebuie să-l iei cu tine „în rezervă”, iar aparatele „stau inactiv” – nu transmit datele necesare cercetătorilor.

Pentru cei de pe Pământ, resturile spațiale nu reprezintă o amenințare serioasă. Dispozitivele mici reușesc să ardă în atmosferă, în timp ce părți mari uzate de rachete sau sateliți, de regulă, sunt coborâte pe o anumită traiectorie în Oceanul Pacific sau în teritorii nelocuite din Kazahstan. Doar o dată resturile spațiale create de om au lovit o persoană. În 1997, o epavă a unui vehicul de lansare american Delta II a căzut pe Lottie Williams, rezidenta din Oklahoma. Fata a fost dezamăgită să afle că nu era o bucată de stea care i-a căzut pe umăr, ci un fragment dintr-un rezervor de combustibil.

Consultantul științific al NASA Donald Kessler a făcut o predicție neplăcută în 1978. Ulterior, fenomenul descris de el a fost numit „sindromul Kessler”. Potrivit astrofizicianului, într-o zi concentrația de „deșeuri” în spațiu va crește atât de mult, încât numărul accidentelor va începe să crească necontrolat. Resturile se vor prăbuși în aeronave, iar acestea vor fi rupte în bucăți și „ataca” alte obiecte. Mormanele de fier vechi vor face orbitele inferioare inutilizabile, iar o centură de gunoi va apărea în jurul Pământului, care amintește de inelele lui Saturn. Unii experți cred că concentrația critică a obiectelor create de om pe orbită a fost deja atinsă.