Проблема космического мусора не решится сама собой. Мы уже много лет откладываем эту задачу, продолжая запускать в космос все больше ракет и полезной нагрузки. В последние пару лет организации, особенно Европейская космическая ассоциация, начали более серьезно относиться к этой проблеме.
Теперь они задаются вопросом: что нужно, чтобы достичь нулевого уровня космического мусора?
На первый взгляд это может показаться нереальным, может быть, наивным. На орбите Земли вращаются миллиарды кусков космического мусора, и более 25 000 из них имеют размер более 10 см. Несмотря на небольшие размеры, эти частицы движутся быстро и могут нанести значительный ущерб при столкновении со спутниками или космическими станциями. Что нужно сделать, чтобы избавиться от всего этого мусора?
ЕКА выпустило Технический буклет по нулевому мусору, в котором разъясняются проблемы, связанные с будущее без мусора и предложить решения для его достижения. Разработка буклета последовала за подписанием Хартии нулевого мусора членами Zero-Debris. сообщество.
«Несмотря на несколько инициатив по борьбе с космическим мусором, предпринятых в последние годы, и скромное улучшение осведомленности общественности, существует общий консенсус в отношении того, что всем заинтересованным сторонам в космосе срочно необходимы более амбициозные действия для предотвращения, смягчения и устранения мусора», — говорится в докладе. В докладе отмечается, что в Руководящих принципах долгосрочной устойчивости космической деятельности Комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях описывается, как доступ к космосу затрудняется из-за мусора.
В буклете определены цели нулевого мусора и представлены «технические потребности, решения и ключевые факторы», которые могут помочь организациям достичь их.
Очевидный первый шаг – прекратить создавать еще больше мусора.
Все начинается с предотвращения непреднамеренного выброса мусора. Воздействие космической среды может привести к деградации материалов во время миссий и после их окончания, а непреднамеренные воздействия также могут привести к выбросу мусора. Буклет пропагандирует «Разработку технологий многослойной изоляции и покрытий, предотвращающих долговременную деградацию материалов» и аналогичные разработки для материалов, способных противостоять ударам. Улучшенный мониторинг, моделирование и тестирование могут помочь нам в этом.
В буклете также указывается на необходимость использования различных технологий движения. Некоторые двигательные технологии выбрасывают огромное количество мелких частиц. Буклет способствует разработке альтернативных двигательных систем, основанных на таких вещах, как электромагнитные тросы, тросы для передачи импульса и устройства увеличения давления солнечной радиации.
В буклете также указывается, как улучшение наблюдения и координации космического движения (STC) может помочь решить эту проблему. «Улучшенная система STC поможет предотвратить столкновения и сократить количество ненужных маневров по предотвращению столкновений», — говорится в буклете.
Это потребует технологического решения, но различные космические агентства также должны будут обмениваться информацией, а некоторые будут делать это с большей неохотой, чем другие. В Техническом буклете поясняется, что для этого необходимо разработать и принять стандартизированные руководящие принципы.
Для существующего мусора удаление является единственным решением. «Для космических объектов, которые по какой-либо причине не могут сойти с орбиты, могут быть использованы внешние средства для удаления этих объектов с орбиты», — говорится в буклете.
Это начинается с оценки несуществующих спутников, чтобы определить лучший способ их вывода с орбиты. Есть ли у них риск распасться из-за методов спуска с орбиты? После оценки нам необходимо разработать надежные и настраиваемые методы для их устранения. Это означает, что потребуется технологический подход, а также связь между различными космическими державами.
В буклете говорится, что для этого потребуется «разработка совместимых интерфейсов и требований, которые облегчат удаление объектов различных типов и размеров (например, больших/малых космических кораблей, ступеней и элементов ракет-носителей, космических кораблей группировок), адаптированных для различных орбитальных регионов (например, LEO, MEO, GEO) для различных стратегий утилизации (например, контролируемый, неконтролируемый вход в атмосферу, перевод на орбиту-кладбище) и с учетом простоты внедрения», — поясняется в буклете.
Системы спуска с орбиты могут быть такими же простыми, как развертываемые солнечные паруса, такие как экспериментальный канадский Advanced Nanospace eXperiment-7 (CanX-7). Он был запущен в 2016 году и достиг скорости распада 20 км/км в год.
Хотя CanX-7 и другие подобные системы являются пассивными, существуют также конструкции для активного удаления мусора (ADR).
Одной из систем ADR является Clearspace-1. Он продемонстрирует технологии сближения, захвата и спуска с орбиты отработанного спутника под названием ПРОБА-1. После захвата и Clearspace-1, и PROBA-1 упадут в атмосферу Земли и будут уничтожены.
Предсказание и предотвращение риска столкновений спутников с другими объектами в космосе также является частью буклета. «Растущее количество мусора и риск, связанный со столкновениями на орбите, приводят к
постоянно растущая потребность операторов выполнять маневры по предотвращению столкновений», — говорится в буклете. Частично эту проблему можно решить на этапе проектирования, но это неизбежно требует координации.
Опять же, Буклет призывает к более тесному сотрудничеству между агентствами. Для этих усилий необходим стандартизированный набор руководящих принципов для оценки столкновений и «методы интеграции оценок риска столкновений от нескольких поставщиков».
Когда дело доходит до технологий, предотвращение и прогнозирование столкновений также выиграют от разработки алгоритмов машинного обучения, разработки и внедрения средств оптического и радиослежения, а также более длинного списка дополнительных разработок.
Технический буклет резюмирует нашу проблему: «Космический мусор» требует стандартизированных методов оценки опасностей, предотвращения опасностей и устранения опасностей. Хотя технология, необходимая для решения проблемы космического мусора, еще не полностью разработана, нет никаких сомнений в том, что она будет разработана. Однако необходимые технологии, возможно, не являются самым большим препятствием на пути решения проблемы космического мусора. Важнейшая часть – сотрудничество.
Без сотрудничества проблема никогда не будет полностью решена. Однако сотрудничество может оказаться в дефиците. Наш вид, по крайней мере частично, определяется нашими междоусобными ссорами и трагедией общего пользования. У разных наций разные идеологии, политика и лидерство. Можем ли мы представить, чтобы Россия под руководством Путина принимала участие в совместных усилиях по сокращению космического мусора? Как насчет Китая? Северная Корея? Иран?
Что еще хуже, некоторые страны активно создают еще больше мусора. В 2007 году Китай провел испытание противоспутниковой ракеты, в результате которого был уничтожен несуществующий спутник и образовалось огромное количество мусора. В 2017 году то же самое сделала Россия. Индия провела аналогичное испытание в 2019 году, однако утверждает, что оно проходило на такой малой высоте, что обломки быстро сгорели бы в атмосфере Земли. Однако Стратегическое командование США заявило, что обломки оставались в космосе дольше, чем утверждала Индия.
Маловероятно, что страны планеты и космические агентства начнут сотрудничать в ближайшее время, и даже некогда надежные Соединенные Штаты могут отказаться от расширения сотрудничества под своим новым руководством. Кто знает?
Но, как и в случае с изменением климата и множеством других проблем, проблему космического мусора мы можем решить только посредством сотрудничества.
ЕКА заслуживает похвалы за описание технических проблем и решений проблемы. Хотя это и сложно, это может оказаться самой простой частью.
Наша политика препятствует этим усилиям.
