Большинство спутников в конце своего существования постигнет та же участь. Их орбиты распадаются, и в конце концов они устремляются сквозь атмосферу к Земле. Большинство спутников уничтожаются при быстром спуске, но не всегда.
Тяжелые части спутника, такие как реактивные колеса, могут выжить и удариться о Землю. Инженеры пытаются это изменить.
Обломки спутников могут удариться о Землю и представляют собой потенциальную опасность, хотя вероятность того, что обломки ударятся о что-либо, кроме океана или бесплодной земли, невелика. Спутники с истекшим сроком годности обычно просто снова входят в атмосферу и сгорают. Но спутников очень много, и их число продолжает расти.
В феврале 2024 года на Землю упал европейский спутник дистанционного зондирования 2 (ERS2) ЕКА. ЕКА проследило за спутником и пришло к выводу, что он не представляет никаких проблем. «Вероятность того, что кусок спутника упадет кому-то на голову, оценивается в один к миллиарду», — сказал инженер ЕКА по системе космического мусора Бенджамин Бастида Виргили.
Было бы хорошо, если бы ERS 2 был единичным инцидентом. Но, по данным ЕКА, объект размером примерно с ERS 2 возвращается в атмосферу Земли каждые одну-две недели. Статистика может показывать, что никакой угрозы для людей нет, но статистика хороша до тех пор, пока вы не станете одним из них.
Риск быть пораженным кусками спутника не равен нулю. В 1997 году в Оклахоме кому-то в плечо попал кусок сетки ракеты Delta II. Это был легкий обломок, так что с человеком все было в порядке. Но это было поучительное событие.
Самые тяжелые части спутников, такие как реактивные колеса, могут быть опасными, поскольку они не могут быть уничтожены при входе в атмосферу. Реактивные колеса обеспечивают трехосное управление спутниками без необходимости использования ракет. Они обеспечивают высокую точность наведения спутников и полезны для вращения спутников в очень небольших количествах.
Реактивные колеса могут быть весьма массивными. Космический телескоп Хаббл имеет четыре реактивных колеса весом 45 кг (100 фунтов) каждое. У других спутников нет таких массивных колес, но здоровенные колеса «Хаббла» указывают на масштабы опасности. Инженеры ЕКА разрабатывают реактивные колеса, которые будут разрушаться при входе в атмосферу, чтобы снизить опасность столкновения с Землей.
«… необходимость становится острой, поскольку в космосе размещается все больше и больше спутников».
Кобье Боджона, инженер по механизмам ESA
В рамках процесса проектирования они испытывают свои колеса в плазменной аэродинамической трубе в Институте космических систем Штутгартского университета. Нагретая плазма в туннеле движется со скоростью несколько км/сек, имитируя трение, которому подвергается спутник, когда он проходит через атмосферу Земли. Колесо вращается внутри туннеля, как будто кувыркаясь в атмосфере.
На недавнем семинаре по космическим механизмам в техническом центре ESTEC ЕКА в Нидерландах инженеры продемонстрировали эффект паяльной лампы, который атмосфера оказывает на падающие обломки.
«Космические механизмы охватывают все, что позволяет передвигаться на борту спутника, от устройств развертывания до реактивных колес», — объясняет соорганизатор семинара Герт Смет.
«Но в этих механизмах часто используются такие материалы, как сталь или титан, которые с большей вероятностью выживут при возвращении в атмосферу. Это проблема, поскольку наши действующие правила гласят, что возвращение спутников должно представлять менее одного из 10 000 рисков причинения вреда людям или имуществу на земле или даже один из 100 000 для крупных спутниковых группировок. Группа ЕКА по чистому космосу реагирует с помощью D4D, разрабатывая методы, позволяющие повысить вероятность полного распада миссии, включая механизмы».
Попытки полностью уничтожить спутники предпринимаются несколько лет назад. Программа ЕКА Design for Demise (D4D) помогает производителям спутников соблюдать требования по предотвращению космического мусора (SDM). Он направлен на устранение падения мусора на Землю, удаление мусора, уже находящегося на орбите, и разработку спутников, которые не задерживаются на орбите после завершения своей миссии.
На недавнем семинаре ЕКА рассказало о своих планах по активному удалению мусора. Существует стремление разработать специальный космический корабль, который сможет прикрепляться к заброшенным спутникам и заставлять их войти в атмосферу. Это поможет убрать мертвые спутники с перегруженной низкой околоземной орбиты.
«Идея этого мероприятия состоит в том, чтобы представить сообществу механизмов последние исследования космического мусора, чтобы увидеть, как они могут способствовать текущей работе», — сказал Кобье Боджона, инженер по механизмам ЕКА. «Это важно, поскольку крупным системным интеграторам — крупным компаниям, возглавляющим спутниковые проекты, — потребуются системы, полностью соответствующие правилам по предотвращению образования мусора. И эта необходимость становится острой, поскольку в космосе размещается все больше и больше спутников».
