Апокалипсис на космическите отпадъци: 6 обекта, които могат да предизвикат хаос в орбитата на Земята

Космическото пространство около нашата планета става все по-претрупано. Хиляди спътници и милиони неконтролируеми фрагменти от космически отпадъци се носят високо над главите ни, заплашвайки да се сблъскат. Ето кои са обектите, от които експертите се страхуват най-много.

Само през последния месец събитията в околоземното пространство два пъти попаднаха на първите страници на вестниците и новинарските емисии и накараха експертите да призоват за действие. На 27 януари изследователите на космически отпадъци с ужас наблюдаваха как два огромни космически отпадъка – десетилетна горна част на руска ракета и отдавна неработещ руски спътник – се доближиха на около 6 метра един от друг. Инцидентът, описан като близък „най-лош сценарий“, можеше да породи хиляди опасни фрагменти от отломки, които щяха да останат в орбитата с векове. След това в доклад, публикуван на 6 февруари, се разкрива, че в началото на януари мистериозен руски спътник се е разпаднал на 85 отделни фрагмента, достатъчно големи, за да бъдат проследени от Земята.

И двата инцидента се случиха в области, които експертите наричат „лоши квартали“ – райони от ниската околоземна орбита, които са твърде високо над планетата, за да се възползват в голяма степен от почистващите ефекти на нейната атмосфера. И двата инцидента са свързани с обекти, които са на първо място в списъка с опасности на експертите по космически отпадъци. В тази статия на Space.com ще разглеждаме шестте типа обекти експертите се страхуват най-много.

1. Руски ракетни корпуси SL-16, известни още като горни степени на ракети „Зенит

Изненадващо е, че не стотиците или дори хилядите нови космически апарати, поставени от компании като OneWeb или SpaceX, имат най-голям шанс да доведат до орбитална гибел. Това са старите неща – отработените степени на ракетите и големите, грамадни спътници – изстреляни по време на Студената война и в началото на 2000-те години.

„Съзвездията може да имат стотици до хиляди спътници, но те са доста добри в организирането на самите себе си“, каза в интервю за Space.com Дарън Макнайт, старши технически сътрудник в частната фирма за мониторинг на космически отломки LeoLabs. „Те разполагат със задвижваща система, която ги прави много подвижни и могат да правят маневри за избягване на сблъсъци.“

Сред тези стари изоставени обекти най-голямо безпокойство предизвиква SL-16 – гигантска 9,9-тонна и дълга 11 метра горна част на руската ракета „Зенит“.

В момента LeoLabs наблюдава 18 от тези ракетни степени, които обикалят Земята в един от „лошите квартали“ на височина около 840 километра. От тази височина на отломките ще им трябват векове, за да паднат. Междувременно ракетите продължават да пресичат пътищата си с хиляди други излезли от строя космически апарати и милиони фрагменти от отломки.

„Те са като голям жълт училищен автобус без шофьор, без спирачки“, казва Макнайт. „Съществува огромен риск. Не би било неочаквано много скоро някоя от тези ракетни степени да бъде въвлечена в сблъсък“.

Самият размер на тези степени означава, че при сблъсък ще се образува огромно количество фрагменти космически отломки, които ще превърнат лошия квартал в още по-лош, като е възможно да предизвикат синдрома на Кеслер – страховит сценарий на неудържими каскади от сблъсъци, като този, показан във филма „Гравитация“ от 2013 година, спечелил „Оскар“.

„Ако се притеснявате за сценарии като синдрома на Кеслер, вероятностите са доминирани от две големи неща, които се удрят едно в друго, защото това би генерирало далеч най-много отломки, които след това могат да предизвикат верижна реакция“, казва Джонатан Макдауъл, астроном и астрофизик в Центъра по астрофизика „Харвард-Смитсониън“ и водещ експерт по космически отпадъци, пред Space.com.

Макдауъл добави, че проблемът с ракетните степени, макар и да не е уникален за руската технология, е свързан с дизайна на ракетата-носител, който предшественикът на Русия, Съветският съюз, често е използвал. Повечето ракети, използвани от Европа, САЩ и дори Китай, разчитат на масивни първи степени, които падат обратно на Земята малко след изстрелването и използват сравнително малка горна част, за да изведат полезния товар в орбита.

2. Руските ракетни степени SL-8 и шпионските сателити от Студената война

Инцидента от 27 януари е свързан с друг тип горна част на руска ракета – 1,54-тонната SL-8. Тази ракетна част, използвана от Русия в по-малката й ракетна фамилия, наречена „Космос“, е доставила между 60-те и 90-те години на 20-ти век около 145 шпионски и комуникационни спътника на височина 975 километра, според Макнайт. Спътниците, всеки от които е с тегло от 800 килограма и вече не се използват, все още замърсяват тази част от околоземното пространство, както и ракетите, които са ги изстреляли.

„Тези обекти са там от десетилетия“, казва Макнайт. „Ако всички те са били изстреляни през 1990 година, вероятността някой от тях да претърпи сблъсък през 2023 година би била около 20%. Вече почти го преживяхме (на 27 януари). В такива ситуации можеш само да стискаш палци и да се надяваш“.

Спътникът, участвал в неотдавнашния инцидент, също е собственост на Русия – 800-килограмов шпионски спътник „Космос 2361“, изстрелян през 1998 година с ракета „Зенит“.

3. Фрагменти от тестовете на китайски противоспътникови ракети

През 2007 година „лошият квартал“, в който се намират по-големите степени на ракетите SL-16, става място на едно от най-тежките събития, създаващи отломки в историята – китайско изпитание на противоспътникова ракета, което е насочено към един от неработещите метеорологични спътници на страната. Противоспътниковата ракета удря 750 килограмовия космически апарат Fēngyún, намиращ се в орбита на височина 865 километра, със скорост 29 000 км/ч, като го раздробява на хиляди фрагменти. Фрагментите, подобно на топки за билярд се разпръсват във всички посоки при удара, замърсявайки околоземното пространство на стотици километри от първоначалната орбита на Fēngyún.

Някои от тези фрагменти, казва Макнайт, са били открити на височина до 1700 километра и на дълбочина до 350 километра над земната повърхност. Достатъчно е да се каже, че по-голямата част от тези отломки се движат в същия лош квартал като 9,9-тонните ракетни степени SL-16, които няма как да ги избегнат.

От 3500-те парчета отломки от Fēngyún, които са достатъчно големи, за да бъдат проследени от земните радари малко след инцидента, 2800 все още се движат напълно неконтролируемо около планетата, заплашвайки всичко по пътя си.

„Отломките от това единично събитие вероятно са отговорни за около 15% от конюнкциите (близки сближавания с други обекти), които се случиха миналата година“, каза Макнайт. „На всеки 15 минути издаваме съобщения за конюнкции, включващи фрагменти от този сблъсък.“

Макнайт добавя, че като цяло, през 2022 г. LeoLabs е издала 400 000 съобщения за конюнкции, предупреждавайки операторите на космически кораби, когато други космически обекти са на траектория, която преминава твърде близо до техния космически кораб.

4. Спътниците за наблюдение на Земята Envisat и Landsat

Неработещият европейски спътник за наблюдение на Земята Envisat обикаля планетата на височина от 800 километра, което е под двата основни лоши квартала. Въпреки това, поради самия си размер, спътникът заема видно място в списъка на тревожните обекти.

С тегло около 8,8 тона Envisat, който „умира“ преждевременно през 2012 година, и е един от най-големите космически отпадъци в орбита и голямо петно върху репутацията на Европейската космическа агенция (ЕКА), която се гордее с лидерството си в областта на устойчивото развитие на космоса.

НАСА също има своя дял от излезли от употреба спътници за наблюдение на Земята. От 70-те години на миналия век насам американската космическа агенция е изстреляла девет поколения на своите спътници Landsat, от които само два все още функционират. Тежащи между един и три тона, спътниците Landsat обикалят около Земята на височина между 700 и 900 километра.

Националното управление за атмосферни и океански изследвания на САЩ (NOAA) също е оставило доста космически безпорядък след себе си. От 60-те години на миналия век NOAA е управлявала две дузини метеорологични спътници в полярна орбита, които обикалят Земята на височина между 430 700 и 900 километра. 17 от тези спътници, всеки с тегло между един и три тона, вече са „мъртви“, но продължават по пътя си, пресичайки високорисковите квартали.

5. Космическият телескоп Хъбъл

Емблематичният космически телескоп „Хъбъл“ може да има още десетилетие или повече живот, но има потенциал да се превърне в обезпокоителна отломка, след като мисията му приключи.

Със своите 12,4 тона, ветеранът наблюдател на Вселената е по-тежък както от Envisat, така и от страховитите ракетни степени SL-16. Хъбъл се движи в сравнително ниска орбита, на около 535 километра над повърхността на Земята, така че вероятно ще са му необходими само няколко години, за да се върне по спиралата обратно на Земята. Поради размерите си обаче телескопът едва ли би изгорял напълно в земната атмосфера по време на повторното навлизане. Големи парчета от обгореното тяло на телескопа вероятно ще се приземят на повърхността на планетата, примамвайки колекционерите на космически отломки, но също така е напълно възможно да причинят щети на самолети във въздуха или на хора и инфраструктура на земята.

6. Твърде многото орбитални спътници

Експертите се разминават в мненията си за рисковете, които представляват компаниите като Starlink на SpaceX и мрежата, управлявана от OneWeb. Тези компании са „двигателя“ на огромното увеличение на броя на орбиталните спътници, на което станахме свидетели през последното десетилетие и което ще продължи да се наблюдава през следващите години.

Според LeoLabs, през първите 50 години след изстрелването на първия спътник в света – Спутник 1 на Съветския съюз през 1957 година, в ниска околоземна орбита са се натрупали 10 000 обекта, живи и мъртви. След това дойде новата космическа революция и само за 14 години броят им се удвои. В края на 2022 година в този интензивно използван регион на космоса има повече от 21 000 обекта, съобщава LeoLabs.

Хю Люис, британски експерт по космически отпадъци и професор по астронавтика в Университета в Саутхемптън, Англия, заяви пред Space.com, че SpaceX – най-големият оператор на сателити в света, с над 3500 активни космически апарата в орбита към днешен ден заслужава похвала за отношението си към управлението на риска от сблъсъци. Автономната система за избягване на сблъсъци на компанията позволява на спътниците да правят маневра (която която се извършва с използването на запаси от гориво или газ под налягане, които щом се изчерпат такива маневри няма да са възможни) когато регистрират преминаващ обект с вероятност за сблъсък 1 към 100 000. За сравнение, НАСА избягва само обекти, за които вероятността за сблъсък е 1 към 10 000.