Проблема на орбіті: що робити з космічним сміттям

У 2014 році Міжнародна космічна станція змушена була тричі змінювати траєкторію, щоб уникнути руйнівного зіткнення із космічним сміттям. Це сміття також загрожує критично важливим і дорогим супутникам, що рухаються по орбіті Землі. Тож якого розмаху набула ця проблема і чи можливо її вирішити?

Півстоліття тому замбійська черниця Мері Джукунда запитала у заступника директора із наукових питань Космічного центру Маршалла НАСА Ернста Штулінґера, як він може пропонувати витрачати мільярди доларів на космічні польоти, коли на планеті голодують діти?

І сьогодні відповідь Штулінґера все ще може обґрунтувати величезні кошти, витрачені на освоєння космосу.

"Аж ніяк не випадково, що ми починаємо помічати ті величезні завдання, які чекають на нас, у час, коли молода космічна ера дає нам можливість уперше поглянути на нашу власну планету", - відповів він тоді.

"Хоча, на щастя, космічна ера не тільки тримає перед нами дзеркало, у якому ми можемо побачити самих себе, а й надає нам технології, завдання, мотивацію та навіть оптимізм, щоб упевнено атакувати ці проблеми", - сказав пан Штулінґер.

У подальші роки, розвиток космічної інфраструктури підтримував наші нові й старі спроби впоратися із глобальними проблемами голоду, неграмотності, бідності, стихійних лих, енергетичної безпеки і змін клімату.

Ми й справді зуміли використати те саме "дзеркало" Штулінґера, щоб поглянути в очі найбільшим проблемам сучасного суспільства.

Проте, на жаль, ми ж самі привнесли у космічне середовище усю тяжкість нашої дедалі більшої залежності від супутників і впевненості, що "космос великий".

Від початку космічної ери ми запустили у космос понад 5 тисяч супутників і кораблів - і це вилилося у неймовірне навантаження й забруднення нашої орбіти.

Сьогодні американська Мережа космічних спостережень фіксує десятки тисяч об'єктів розміром більше тенісного м'яча, що літають у нас над головами. Загалом існують підозри, що на орбіті нині літає понад 100 млн об'єктів, більших від 1 мм.

Через величезну орбітальну швидкість (17 тисяч метрів на секунду) кожен із цих шматочків несе із собою потенційну загрозу пошкодити чи зруйнувати супутники, від яких ми так залежимо.

"Червона" небезпека

Мабуть, найбільш помітні симптоми цієї проблеми - це регулярні маневри, які здійснює Міжнародна космічна станція, щоб уникнути зіткнень, і дедалі частіша тривожна необхідність її мешканців ховатися в укритті, коли якийсь уламок помічають надто пізно.

Системи МКС, що забезпечують життєдіяльність станції, також стають причиною її винятковою вразливості до ударів космічного сміття: модуль, що перебуває у вакуумі під тиском, може здутися як повітряна кулька, якщо його щось проб'є.

Нещодавнє так зване "червоне наближення" (коли шматок сміття наближається настільки близько, що несе загрозу космічній станції) із фрагментом російського супутника, що сталося минулого місяця, стало ще однією демонстрацією дедалі більшої небезпеки космічного сміття.

Завдяки оскароносному фільму "Гравітація" із Сандрою Буллок ми змогли нарешті оцінити ту тривогу, яку відчувають космонавти на борту МКС кожного разу, коли стається таке "червоне наближення".

Водночас, хоч такі випадки і трапляються, космічна станція перебуває на висоті, де кількість космічного сміття відносно мала.

Вище на орбіті обсяги космічного сміття значно більші, проте там літають тільки роботизовані апарати. Такі супутники критично важливі для вивчення і розуміння нашої планети. Проте останнім часом через їх надлишок існує великий шанс, що кількість космічного сміття зростатиме, як снігова куля.

Це означає, що ще більше сміття виникатиме через зіткнення одних його шматків з іншими.

Насправді ми вже можемо спостерігати перші тривожні свідчення цього: у лютому 2009 року два відносно малі супутники зіштовхнулися над Сибіром, розпавшись на понад 2 тисячі фрагментів, які досі витають по орбіті й регулярно пролітають поруч із іншими апаратами.

"Синдром Кесслера"

Проте явище зіткнення й накопичення космічного сміття - не зовсім те, що ми бачили у "Гравітації".

У космології воно називається "синдромом Кесслера" - за іменем науковця НАСА Дона Кесслера, який виявив і дослідив цей процес у 1978 році, довівши, що такий сценарій розвитку подій - хоч його часто перебільшують - цілком реальний.

Побоювання через безконтрольне зростання космічного сміття і загроза втратити ключові супутники змусили науковців шукати шляхів очищення орбіти від уламків: якщо ми зможемо прибрати найпроблемніші шматки сміття, можливо, нам вдасться уникнути "синдрому Кесслера".

Це непросте завдання, що потребує нових технологій, потенційно - нових законів і, що критично важливо - фінансування.

Європейська космічна агенція поки що відіграє тут головну роль, розробляючи місію під назвою "e.Deorbit", метою якої стане забрати із космосу старий великий європейський супутник.

Місія дуже амбітна: для неї вже створили низку технологій, зокрема спеціальний гарпун, який розробили британські інженери із компанії Airbus.

Тут теж існують свої ризики, проте у разі успіху місія покаже світові, що технічне вирішення проблеми космічного сміття існує, попри те, що політичні, юридичні та фінансові її аспекти все ще потребують обговорень.

Малі супутники - це майбутнє?

На тлі зростання проблеми космічного сміття у сфері освоєння і використання космосу відбувається ренесанс. Там, де раніше домінували уряди і космічні агенції, з їхніми масивними, багатомільярдними супутниками, позиції починає займати індустрія.

Невеликі компанії і стартапи демонструють, як малі бюджети не завжди означають малі амбіції. Наприклад, Planet Labs із Сан-Франциско, що використовує так звані "кубсати", або "супутники-куби", щоб робити знімки нашої планети. Їхні апарати менші від ручної валізи, проте вміють робити і надсилати знімки Землі високої роздільної здатності для безлічі цілей.

І поки інші компанії, включно зі SpaceX та OneWeb, планують запускати цілі сузір'я малих і дешевих супутників, у космічних агенціях побоюються довгострокових наслідків повсюдної і швидкої комерціалізації космосу.

Зокрема науковців непокоїть, що збільшення кількості супутників на орбіті істотно збільшить необхідність виконувати маневри для уникнення зіткнень і прискорить настання "синдрому Кесслера".

"Суперлиха проблема"

У 2014 році технічний радник Всесвітнього фонду безпеки Браян Віден назвав проблему космічного сміття "суперлихою". Як пояснив він, такі проблеми особливо важко розв'язати, адже час на це збігає, немає підтримки з боку центральної влади, а ті, хто хочуть їх вирішити, зазвичай самі створюють нові проблеми. Зрештою, їх розв'язання залишається на відповідальності майбутніх поколінь.

За словами експерта, важливим першим кроком у таких випадках є розширення кола людей, що підтримують заходи із скорочення ризиків.

І дійсно, є ознаки, що і старі, і нові гравці космічного поля розуміють необхідність зменшити негативний вплив їхньої діяльності у космосі і обмежити наслідки для інших користувачів орбітального простору.

Космічна ера дала нам глобальні вирішення деяких найбільших проблем сучасності, написав Ернст Штулінґер у листі до Марі Джукунді. Проте вона також і показала нам, що подальша зневага до космічного простору безумовно вплине на нашу здатність і надалі знаходити рішення, що матимуть наслідки для мільйонів людей.