Проблема космического мусора не решится сама по себе. Мы уже много лет работаем над этим, продолжая запускать в космос все больше ракет и полезных грузов. В последние пару лет организации, особенно Европейское космическое агентство, начали более серьезно относиться к этой проблеме.
Теперь они задаются вопросом: что потребуется для достижения нулевого уровня засоренности космоса?
На первый взгляд, это может показаться нереальным, возможно, наивным. На орбите Земли вращаются миллиарды кусочков космического мусора, и более 25 000 из них имеют размер более 10 сантиметров. Несмотря на небольшие размеры, эти осколки летят быстро и могут нанести значительный ущерб при столкновении со спутниками или космическими станциями. Что потребуется, чтобы избавиться от всего этого мусора?
ЕКА выпустило "Техническую брошюру по борьбе с мусором", в которой разъясняются проблемы, стоящие перед будущим без мусора, и предлагаются решения, позволяющие достичь этого. Разработка брошюры последовала за подписанием Хартии по борьбе с мусором членами сообщества по борьбе с мусором.
"Несмотря на ряд инициатив по предупреждению образования космического мусора в последние годы и незначительное повышение осведомленности общественности, существует общее мнение о том, что всем заинтересованным сторонам в космической деятельности срочно требуются более масштабные действия по предотвращению, смягчению и ликвидации последствий засорения", - говорится в докладе.
В докладе отмечается, что в Руководящих принципах по обеспечению долгосрочной устойчивости космической деятельности Комитета Организации Объединенных Наций по использованию космического пространства в мирных целях описывается, каким образом доступ в космос затруднен из-за засорения.
В брошюре определены цели по предотвращению образования мусора и представлены "технические потребности, решения и ключевые инструменты", которые могут помочь организациям в их достижении.
Очевидный первый шаг - прекратить создавать еще больше мусора.
Все начинается с предотвращения непреднамеренного выброса космического мусора. Воздействие космической среды может привести к деградации материалов во время полетов и после их окончания, а непреднамеренные столкновения также могут привести к выбросу мусора. В буклете рассказывается о "Разработке технологий многослойной изоляции и покрытий, предотвращающих долговременную деградацию материалов" и аналогичных разработках для материалов, устойчивых к ударам. Усовершенствованный мониторинг, моделирование и испытания могут помочь нам в этом.
В буклете также указывается на необходимость использования различных двигательных технологий. Некоторые двигательные технологии высвобождают огромное количество мелких частиц. В буклете предлагается разработка альтернативных двигательных систем, основанных на таких элементах, как электромагнитные тросы, тросы для передачи импульса и устройства для увеличения сопротивления или давления солнечного излучения.
В буклете также указывается, как улучшение наблюдения за космическим движением и координации (STC) может помочь решить проблему. "Улучшенный STC поможет предотвратить столкновения и сократит количество ненужных маневров по предотвращению столкновений", - говорится в буклете.
Для этого потребуется технологическое решение, но различные космические агентства также должны будут обмениваться информацией, и некоторые из них будут делать это с большей неохотой, чем другие. В технической брошюре объясняется, что для этого необходимо разработать и принять стандартные руководящие принципы.
В случае с существующим мусором удаление является единственным решением. "Для космических объектов, которые по какой-либо причине не могут сойти с орбиты самостоятельно, могут быть использованы внешние средства для удаления этих объектов с орбиты", - говорится в брошюре.
Это начинается с оценки несуществующих спутников, чтобы определить наилучший способ их вывода с орбиты. Есть ли риск их разрушения из-за методов вывода с орбиты? После оценки нам необходимо разработать надежные и настраиваемые методы их вывода. Это означает, что потребуется технологический подход, а также связь между различными космическими державами.
В брошюре говорится, что для этого потребуется "Разработка совместимых интерфейсов и требований, облегчающих удаление объектов различных типов и размеров (например, больших/малых космических аппаратов, ступеней и элементов ракет-носителей, космических аппаратов группировки), адаптированных к различным орбитальным регионам (например, LEO, MEO, GEO), для различной утилизации". стратегии (например, контролируемое и неконтролируемое возвращение на орбиту, перевод на орбиту захоронения), а также простота внедрения", - поясняется в брошюре.
Системы вывода с орбиты могут быть такими же простыми, как развертываемые солнечные паруса, как в канадском экспериментальном проекте Advanced Nanospace eXperiment-7 (canX-7). Он был запущен в 2016 году и достиг скорости распада 20 на километр 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. На нем будут продемонстрированы технологии сближения, захвата и вывода с орбиты отработавшего свой ресурс спутника PROBA-1. После захвата и Clearspace-1, и PROBA-1 войдут в атмосферу Земли и будут уничтожены.
Прогнозирование и предотвращение риска столкновений между спутниками и другими объектами в космосе также является частью брошюры. "Растущее количество космического мусора и риск, связанный со столкновениями на орбите, приводят к тому, что операторам все чаще приходится выполнять маневры по предотвращению столкновений", - говорится в брошюре. Это может быть частично устранено на этапе проектирования, но неизбежно требует координации.
Опять же, в брошюре содержится призыв к расширению сотрудничества между ведомствами. Для этого необходим стандартизированный набор рекомендаций по оценке столкновений и "методы интеграции оценок риска столкновений от нескольких поставщиков".
Что касается технологий, то предотвращение и прогнозирование столкновений также выиграют от разработки алгоритмов машинного обучения, разработки и внедрения средств оптического и радиотехнического слежения, а также от более широкого списка дополнительных разработок.
В технической брошюре кратко описывается наша проблема: для решения проблемы космического мусора требуются стандартизированные методы оценки опасностей, их предотвращения и устранения. Хотя технология, необходимая для решения проблемы космического мусора, еще не разработана досконально, нет сомнений в том, что она будет разработана. Однако необходимые технологии, возможно, не являются самым большим препятствием на пути решения проблемы космического мусора. Важнейшей частью является сотрудничество.
Без сотрудничества проблема никогда не будет решена полностью. Однако сотрудничества может не хватать. Наш биологический вид, по крайней мере частично, определяется нашими междоусобицами и трагедией общего достояния. У разных народов разные идеологии, политика и руководство. Можем ли мы представить себе Россию при Путине, принимающую участие в совместных усилиях по уменьшению количества космического мусора? Как насчет Китая? Северной Кореи? Ирана?
Что еще хуже, некоторые страны активно создают все больше мусора. В 2007 году Китай провел испытания противоспутниковой ракеты, в результате которых был уничтожен вышедший из строя спутник и образовалось огромное количество мусора. В 2017 году Россия сделала то же самое. Индия провела аналогичное испытание в 2019 году, хотя они утверждают, что оно проходило на такой низкой 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 будут 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 путем сотрудничества.
ЕКА заслуживает похвалы за то, что оно обрисовало в общих чертах технические проблемы и пути их решения. Несмотря на сложность, это может оказаться легкой частью.
