Keslera sindroms: mēs lēnām nokļūstam zem kosmosa atkritumu lietussarga

2019. gada septembrī divi satelīti aptuveni 200 jūdzes virs planētas virsmas tuvinot viens otru ar milzīgu ātrumu 32 000 jūdzes stundā. Viens bija Eiropas Kosmosa aģentūras (ESA) Aeolus Zemes novērošanas satelīts, bet otrs bija viens no SpaceX Starlink satelīti, un tiem abiem traucoties uz vienu un to pašu kosmosa reģionu, zinātnieki lēsa, ka iespējamība, ka tie varētu sadurties, ir 1 pret 1000.

ASV gaisa spēki redzēja, ka divi satelīti virzās viens pret otru, un brīdināja abas organizācijas, taču tā kā SpaceX savās sakaru sistēmās raksturoja kā "kļūdu", tie atteicās veikt jebkādas darbības. Ja satelīti būtu avarējuši, abi būtu pilnībā iznīcināti, un trieciens kosmosā būtu izmetis miljoniem mazu un lielu gružu gabalu. Iedomājieties sākuma ainu no

filmu gravitācija, un tagad pastipriniet to par lielumu.

Par laimi mums visiem, ESA spēja manevrēt ar savu satelītu, lai izvairītos no sadursmes, un abi satelīti tagad droši turpina savu orbītu. Tomēr šis ciešais aicinājums parāda, kas var notikt, ja vieta kļūst pārāk pilna. Kad tūkstošiem vai pat miljoniem objektu lido ap mūsu planētu milzīgā ātrumā, sadursmju iespējamība ir liela.

Mēs izpētījām, kādas ir visu šo kosmosā peldošo kosmosa atlūzu sekas, un saņēmām informāciju no Donalda. Keslers, bijušais NASA vecākais zinātnieks orbitālo gružu izpētē un viens no pasaulē vadošajiem kosmosa ekspertiem gruveši.

Atkritumu slazds

Kad satelīts sabojājas, parasti neviens nedodas kosmosā, lai to salabotu. Kad raķete izmet kādu no tās pakāpēm, stadija tiek atstāta peldēt visur, kur tā tiek izmesta. Un, kad divi objekti orbītā ietriecas viens pret otru, tie var radīt burtiski miljoniem mazu daļiņu, kas izlido kosmosā un galu galā riņķo ap Zemi.

Visu šo izmesto materiālu kopā sauc par kosmosa atkritumiem. Tas ir atkritums, ko esam atstājuši telpā ap mūsu planētu, un tas katru gadu pieaug.

70. gadu beigās, kad kosmosa atlūzu izpēte tikai sākās, Keslers piedāvāja biedējošu iespēju: ka kādu dienu varētu būt tik daudz atkritumi zemā zemes orbītā, kas sadursmes notiktu kaskādē, līdz būs grūti vai neiespējami palaist satelītus bez trieciena. gruveši. Mēs būtībā būtu kļuvuši par ieslodzītajiem uz savas planētas, un mums nebūtu vainīgs neviens cits kā mēs paši.

Sadursmes ir bijušas agrāk un, iespējams, atkārtosies

Ja izskanēja bažas par gruvešiem vai SpaceX un ESA satelītu iespējamu sadursmi pārspīlēti, ir vērts atzīmēt, ka satelīti pagātnē ir sadūrušies ar briesmīgiem sekas.

2009. gadā sadūrās divi satelīti ar pārsteidzošu ātrumu 11 700 metri sekundē (26 000 jūdzes stundā), ne tikai iznīcinot abus objektus, bet arī izsmērējot milzīgu gružu lauku pāri to divām orbītām un tālāk. Viens no satelītiem bija daļa no sakaru satelītu konstelācijas Iridium, bet viens bija deaktivizētais Krievijas Kosmosa spēku satelīts Kosmos. Kosmosa satelīts tika izmests un atstāts orbītā laikā, kad tikai daži cilvēki nopietni uztvēra gružu draudus.

Šis incidents pamodināja cilvēkus uz gružu radītā apdraudējuma nopietnību. Tas ne tikai varētu iznīcināt dārgus satelītus, bet arī sadursme padarīja problēmu daudz sliktāku: NASA lēsa, ka notikums radīja 1000 atlūzu gabalu lielāki par 10 centimetriem, kas varētu turpināt apdraudēt citus satelītus tūkstošiem gadu.

Atlūzas apdraud gan Starptautisko kosmosa staciju, gan Habla kosmosa teleskopu

Ir divi galvenie jautājumi, kas jāņem vērā, kad runa ir par kosmosa pārapdzīvotību. Pirmais ir tas, kā kosmosa atkritumi var ietekmēt kuģus, kas jau atrodas orbītā ap Zemi, piemēram, Starptautisko kosmosa staciju (SKS). SKS atrodas ļoti zemā Zemes orbītā, vidējā augstumā 330 kilometri (205 jūdzes), kas liek tai sprāgt daudzu kosmosa atlūzu vidū. ISS ir īpaši neaizsargāta pret gružu triecieniem, jo ​​tā ir tik liela, tāpēc tā bija jākonstruē tā, lai tā izturētu triecienus no gružiem, kuru izmērs nepārsniedz 1 cm.

Lai novērstu citu gružu radītos draudus, ISS novēro iespējamo ietekmi un pārvietojas no ceļa. "Kosmosa stacija bija pirmā, kas sāka veikt manevrus, lai izvairītos no visa, kas tai bija tuvu." Keslers paskaidroja: "Bet problēma ar šiem manevriem ir tā, ka jūs nevarat paredzēt, ka notiks a sadursme. Izsekošanas precizitāte ir tikai pietiekami precīza, lai teiktu, ka kaut kas jums nepatīkami paies garām un ka pastāv sadursmes iespējamība. Tāpēc viņi šādos apstākļos veiks manevrus.

ISS gadījumā ir svarīgi būt īpaši uzmanīgiem, jo ​​tas ir tik liels un uz spēles ir liktas cilvēku dzīvības. Ir jāapsver arī visi citi objekti zemā Zemes orbītā, piemēram, Habla teleskops, kas riņķo aptuveni 545 kilometrus (340 jūdzes), un citas misijas gan ar pilotu, gan bez apkalpes. Un tas nemaz nerunājot par visiem satelītiem, kas atrodas augstākā ģeosinhronā orbītā, kur ir arī gružu problēma.

Vai gruveši var kļūt tik slikti, ka tas vispār liedz satelītu palaišanu?

Otrs jautājums, kas jāapsver, ir tas, kā atkritumi ietekmēs turpmāko palaišanu. Runājot par ceļošanu uz tālām planētām, atstājot Zemi aiz muguras, jūs ceļojat pa gružu lauku tik īsu laiku, ka tas, visticamāk, neradīs problēmas. Problēma rodas, aplūkojot objektus, kas pastāvīgi atrodas gružu laukos, piemēram, satelītus un apkalpes vai bezpilota kosmosa misijas.

"Jūs varat šķērsot ielu daudz drošāk nekā dzīvot tās vidū," skaidro Keslers.

Šobrīd par jautājumu pārsvarā tiek domāts no ekonomikas viedokļa. Būtībā, tā kā gruveši pasliktinās, satelītu palaišana kļūs arvien dārgāka. Bet kas notiks tālāk par šo tēmu, joprojām nav zināms, jo trūkst pētījumu par šo tēmu.

"Neviens nekad nav nācis klajā ar atbildi uz jautājumu "cik slikta vide ir pārāk slikta [lai būtu iespējama satelīta palaišana]?"," sacīja Keslers. Ir ļoti svarīgi, lai šis jautājums tiktu atbildēts, pirms mēs varam būt pārliecināti par to, kurā brīdī kosmosa atkritumi neļaus mums pilnībā palaist orbītā objektus.

Lai atrisinātu problēmu, mums tagad ir jārīkojas agresīvi

Ja mēs vēlamies atrisināt šo problēmu, mēs nevaram vienkārši šķērsot pirkstus un cerēt uz labāko. Lai patiešām risinātu gružu problēmu, Keslers saka: "ir jābūt agresīvākai rīcībai."

Visaktuālākā problēma ir likumdošana. Ir saskaņotas vadlīnijas par gružu mazināšanu, piemēram, norādījumi, ka jebkas tiek palaists orbītā zem 2000 kilometriem (1240 jūdzēm) ir jāatgriežas atmosfērā, lai sadegtu 25 gadu laikā pēc misijas pabeigšana. Tas uzliek atbildību par objektu izņemšanu uzņēmumam vai aģentūrai, kas tos izlaiž.

Taču pašreizējā situācijā tās ir vadlīnijas, nevis likumi. Keslers iesaka vadlīnijas par gružu izvešanu pārvērst noteikumos un piemērot sodus organizācijām, kas tos neievēro. Tas mudinātu cilvēkus tos ievērot, lai gūtu labumu visiem.

Tomēr pat ar to, ka visi ievēro pašreizējās vadlīnijas, var nepietikt. "Ir veikti daudzi pētījumi, kas ir nonākuši pie viena un tā paša secinājuma: pat ja visi ievērotu noteikumus, ar to nepietiktu, lai apturētu gružu augšanu," sacīja Keslers. Tas ir tāpēc, ka joprojām notiek sadursmes un veidojas arvien vairāk mazu gružu gabalu.

Šī iemesla dēļ mums ir nepieciešams otrais solis: lai no orbītas noņemtu lielākos 500 gružu gabalus. Tie ir lielie gabali, kurus ir salīdzinoši viegli izsekot un par kuriem mēs zinām, ka tie rada vislielākās briesmas. Un šeit parādās jaunas tehnoloģijas.

Jaunās tehnoloģijas varētu mums palīdzēt sakārtot mūsu rīcību

Keslers norādīja uz NASA pētnieku rakstu J.C. Liou un N.L. Džonsons no 2006. gada, kurā tika aplūkots, kas būtu nepieciešams, lai iztīrītu kosmosa atkritumus. "Ja mēs sāktu nākamgad un nākamos 100 gadus noņemtu piecus objektus gadā," sacīja Keslers, "tas stabilizētu orbitālo vidi."

Tomēr lielu objektu izgūšana no orbītas ir ārkārtīgi sarežģīta. "Šie objekti nebija paredzēti, lai tos satvertu," paskaidroja Keslers, "un daudzi no tiem griežas. Lai varētu satvert priekšmetu, jums jāpārtrauc griešanās. Un daži no tiem ir tikpat lieli kā skolas autobusi.

Viens no ieteikumiem, kā risināt šo problēmu, ir izveidot satelītu apkalpošanas iekārtu, kurā būtu satelīti varētu uzturēt un fiksēt, lai pagarinātu to kalpošanas laiku, tādējādi radot ilgāku laika periodu, pirms tie kļūst junk. To pašu iekārtu varētu izmantot pat objektu nolaišanai no orbītas, kad tie vairs nav vajadzīgi.

Tiek izstrādātas arī citas idejas, kā notīrīt gružus, piemēram, Noņemiet DEBRIS satelīta projektu kas testē atkritumu savākšanas metodes, tostarp tīklus, harpūnas un uz redzi balstītu navigāciju. Arī Eiropas Kosmosa aģentūra izmeklējot gružu izvešanu kopā ar kompāniju Astroscale, eksperimentējot ar dokstacijas mehānisma pievienošanu satelītiem pirms palaišanas, lai tiem būtu vieglāk noķert tos, kas ir atvaļināti.

Starptautisks jautājums, kam nepieciešama starptautiska sadarbība

Tāpat kā klimata pārmaiņu problēma, arī kosmosa atkritumu problēma ir starptautiska problēma, kuras risināšanai būs nepieciešama starptautiska sadarbība. Ja mēs vēlamies turpināt izmantot telpu zinātniskiem pētījumiem, kā arī tādām pamattehnoloģijām kā sakari un GPS, mums būs jāatrod veids, kā novērst daļu no jau nodarītā kaitējuma, kā arī jāatrod jauni risinājumi nākotnē.

Lai gan mēs nevaram iestrēgt uz Zemes un pilnībā zaudēt spēju ceļot uz citām planētām tuvākajā laikā esošais gružu lauks ap planētu varētu tieši ietekmēt mūsu spēju mācīties telpa. "Visvairāk sāpēs nevis piekļuves zaudēšana citām planētām, bet gan Habla teleskopa zaudēšana," sacīja Keslers. "Tas galu galā varētu kļūt tikai par gruvešu gabalu. Tā ir mūsu zinātniskā zinātkāre, kas ir apdraudēta."

Redaktoru ieteikumi

• Automašīnas izmēra objekts, kas izskalots pludmalē, varētu būt kosmosa atkritumu
• Kosmosa stacija pirmdienas vakarā bija spiesta izvairīties no orbītas atkritumiem
• SpaceX dokumentālā filma par vēsturisko misiju hits Netflix
• NASA sver risku, jo vecas raķetes atkritumi virzās uz kosmosa staciju
• Mēs dodamies uz sarkano planētu! Visas pagātnes, tagadnes un nākotnes misijas uz Marsu