Има опасност космическото пространство да се превърне в сметище

С все по-честите изстрелвания на ракети космическите отпадъци се превръщат във все по-голяма опасност.

Големият брой изстрелвания на ракети и сателити в космоса води до повишен риск от сблъсъци с отломки, който изследователски проекти на ЕС се стремят да ограничат. Според прогнозите броят на изкуствените спътници в космоса може да надхвърли 100 000 до 2030 г. Малките сателити все по-често се изпращат в ниски орбити от 500 до 1000 километра над Земята за различни цели – от подобряване на дистанционните комуникации до навигация на автомобили без водачи.

„В космоса има нарастващо количество отломки“, сподели Антъни Карон, бъдещ програмен мениджър във френска компания за наблюдение на космоса, наречена Share My Space. „Нарастващото количество отломки предполагат все по-голяма вероятност от сблъсък. Има много събития, при които трябва да се извършват маневри, за да избегнете сблъсъци.“

Тревога за сблъсък

Базираната в Тулуза Share My Space ръководи изследователски проект, който получи финансиране от ЕС за съставяне на първия независим каталог от 100 000 парчета космически отпадъци с размери под 10 сантиметра. Двугодишната инициатива, наречена CASSIOPEE, продължи до края на януари 2024 г.

Според Карон организациите, които изстрелват сателити и ракети, се нуждаят от информация, за да избегнат сблъсъци с космически кораби. Въпреки това в момента те разполагат с недостатъчна такава, на която да разчитат. Такава информация е важна и за разработването на до голяма степен липсващи правила за дейности в космоса и предотвратяването на това той да се превърне в беззаконна граница.

Стойността на глобалната навигационна система (GNSS) ще нарасне от 199 милиарда евро през 2021 г. до 492 милиарда евро през 2031 г., според ЕС.

Риск от струпване

През 2009 г. първият известен случаен сблъсък между два сателита дава старта на потенциалните опасности. Въпросната катастрофата на сателит Iridium 33 и Cosmos 2251 изхвърля хиляди отломки в космоса. Дори малки фрагменти могат да имат катастрофално въздействие, тъй като се движат с около 10 пъти скоростта на куршум. Космическите отпадъци включват вече неработещи космически кораби, изоставени сегменти от ракети, фрагменти от тестове на противосателитни ракети и дори перчета боя, които са ерозирали с времето.

Карон цитира възможен сценарий, очертан през 1978 г. от американски астрофизик на име Доналд Кеслър: с нарастващите отломки, сблъсците ще предизвикват каскада от допълнителни катастрофи, които правят космоса безполезен. „Най-лошият сценарий е този на Кеслер, при който вече не можем да използваме пространството“, каза Карон.

Според Карон фрагменти с размери от 1 сантиметър или по-малко са достатъчни, за да „нокаутират“ цял сателит. Националната администрация по аеронавтика и изследване на космическото пространство на САЩ изчислява, че има половин милион фрагмента от най-малко 1 см и 100 милиона с минимален размер от 1 милиметър.

Телескопни станции

Share My Space създаде първата си станция с множество телескопи на все още неразкрито място в Европа и инсталира там оборудване за наблюдение, което компанията тества преди това в Париж. Планирани са още станции на други места. Системата се състои от четири телескопа, които се въртят в координация с времето на преминаване на обектите в зрителното поле. Софтуерът обработва данни, за да генерира предупреждения за сблъсък за космически оператори.

Каталогът от обекти се разширява и размерът на откриваемия фрагмент намалява. Поради това Карон сподели, че с напредъка в технологията на Share My Space, крайната цел е да можем да проследяваме елементи с размер от около 2 сантиментра.

Според него системата изглежда е работила добре досега. „Забелязваме както обекти, които са известни от американския каталог, така и некаталогизирани обекти“, каза Карон. „Целта е да можем да предвидим техните орбити въз основа на нашите собствени наблюдения и да добавим тази информация към нашия каталог.“

След това необработените данни могат да се използват за измерване на вероятностите за риск от сблъсък, както и за подпомагане на организации, които се опитват да изчистят космическия боклук. Share My Space например е подписал договор с японска компания – Astroscale, която разработва услуги за премахване на отпадъци.

Правилата на играта

Друг проект, финансиран от ЕС, Stardust-R, също начертава пътя към устойчиво бъдеще в космоса. Тази изследователска инициатива приключи през юни 2023 г. след четири години и половина. В нея координаторът, професор Масимилиано Василе, се застъпва за широкообхватен подход за предотвратяване на сблъсъци още преди да се задълбочи в отстраняването на отломки.

„Целта е не просто да намалим риска от сблъсък, но и да имаме устойчива космическа икономика“, каза Василе, инженер по космически системи в университета Стратклайд в Обединеното кралство.

Stardust-R разработи технологични инструменти, за да помогне за оптимизиране на търговските и научните възможности на космоса и за прогнозиране и смекчаване на сблъсъци на обекти.

„Проблемът нараства много по-бързо от това, което хората биха могли да си представят“, каза Василе. „И това стана до голяма степен нерегулирано, тъй като въздушното пространство на Земята може да бъде ограничено доста лесно, но нямате териториално пространство в космоса. Институциите се опитват да наваксат.“

Според него друга трудност с космоса изисква по-доброто проследяване: когато сателити или други космически кораби не функционират, е трудно да се разбере дали причината е сблъсък с малък обект. Той допълва, че освен това могат да възникнат големи допълнителни разходи, когато неточна информация накара космически кораб да направи ненужна маневра.

Трайно противодействие

Подпомогнат от партньори, включително Европейската космическа агенция (ESA) и Националния център за космически изследвания на Франция – чието участие подчертава капацитета на научните изследвания в ЕС за обединяване на ресурсите, насърчаване на трансграничното сътрудничество и използване на местен опит – екипът на Stardust-R проучи редица облекчаващи технологии. Те включват система с изкуствен интелект за прогнозиране кога космическите кораби трябва да маневрират. Това беше тествано върху минали действителни сценарии и върху измислени такива.

„В тези сценарии знаем, че алгоритъмът работи, защото реагира с маневри, които избягват сблъсък“, каза Василе.

Stardust-R също създаде изчислителни модели за проследяване на вероятността от сблъсъци и произхода на отломките. Освен това бяха разгледани начини за използване на лазери за премахване на отломки и методи за изкуствено наблюдание от роботи за извършване на ремонти в орбита или отстраняване на сателити.

Василе разчита, че работата на изследователите на Stardust-R ще има въздействие дълго след проекта.

„Надявам се, че някои от тези технологии ще бъдат възприети в бъдеще“, каза той. „Нуждаем се от повече инвестиции и развитие, но мисля, че сме на прав път.“