Проблема космического мусора и пути ее решения

Язык труда и переводы:
УДК:
629.783
Дата публикации:
03 января 2022, 01:49
Категория:
Секция 09. Космонавтика и устойчивое развитие общества (концепции, проблемы, решения)
Авторы
Душечкина Елена Андреевна
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Паня Андрея
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Аннотация:
Рассмотрена проблема космического мусора: что он собой представляет, как образуется, его количество в настоящее время и какую опасность он несет. Приведены пути решения данной проблемы как с технической, так и юридической точек зрения. Особое внимание уделено воздействию космического мусора на глобальное изменение климата: потеплению. Сделан акцент на увеличении количества космических объектов и следовательно, космического мусора за последние десятилетия. Отсутствие уборки космического мусора может привести к тому, что орбита Земли станет непригодной для использования.
Ключевые слова:
космический мусор, спутники, глобальное изменение климата, воздействие физических факторов, Международная космическая станция
Основной текст труда

В 2022 году человечество отмечает юбилейную годовщину с начала космической эры. Ровно 65 лет назад, в 1957 году, был запущен первый искусственный спутник Земли, разработанный в СССР. За эти годы мы запустили тысячи ракет и отправили на орбиту множество спутников. Изучая космос, люди создавали в нём беспорядок: на орбите нашей планеты находятся тысячи мертвых спутников, а также обломки всех ракет, которые запускались в эти года. Любой механизм или мусор, оставленный людьми в космосе называется космическим мусором. Это могут быть как большие объекты, такие как мертвые спутники, которые вышли из строя или остались на орбите в конце своей миссии, так и более мелкие, такие как обломки или пятна краски, упавшие с ракеты. Сегодня на орбите Земли вращается около 2000 активных спутников, и еще 3000 мертвых засоряют космос. Также существует около 34000 кусков космического мусора размером более 10 сантиметров и миллионы более мелких кусков [1]. Поэтому в рамках исследования рассматривается проблема космического мусора и пути её решения.

Самая большая опасность, которую космический мусор представляет, — столкновение с другими объектами на орбите. Действующие спутники должны всё время избегать столкновения с мусором, чтобы не быть поврежденными или уничтоженными. В общей сложности на всех спутниках ежегодно выполняются сотни маневров по предотвращению столкновений, в том числе на Международной космической станции (МКС), где живут космонавты. Так, за последние 20 лет МКС было вынуждено совершить 25 маневров по предотвращению столкновений с мусором. Причем, согласно идеи ученого НАСА Дональда Кесслера, однажды на орбите окажется слишком много космического мусора, что приведет к цепной реакции: все больше и больше объектов будут сталкиваться, создавая новый космический мусор. В итоге, делая орбиту Земли непригодной для использования. Безусловно, этот вариант будущего экстремальный, но многие эксперты опасаются, что нечто подобное может произойти. Поэтому следует принять меры, чтобы этого никогда не произошло.

Стоит отметить, что исследования космоса увеличиваются ежегодно. Если раньше этим занимались отдельные страны, то сейчас этим занимаются и компании. Например, компании SpaceX и Amazon, которые планируют запустить тысячи спутников, называемые мегагонстелляциями, которые будут передавать Интернет на Землю. В случае успеха запуска спутников для обеспечения глобального покрытия спутниковым интернетом на орбите может появиться ещt 50 000 спутников. Это означает, что необходимо будет выполнить гораздо больше маневров для предотвращения столкновений [2]. Сейчас на орбите уже вращаются спутники Starlink от SpaceX. В сентябре 2019 года Европейское космическое агентство выполнило свой первый спутниковый маневр, чтобы избежать столкновения с мегагонстелляцией SpaceX. Стоит отметить, что избегать активных спутников — это новшество, появившееся за последние несколько лет. Но стоит помнить, что орбита Земли позволяет нам изучать нашу планету, отправлять сообщения и многое другое. Важно, чтобы мы использовали его рационально, чтобы будущие поколения также могли пользоваться его преимуществами.

Для решения данной проблемы Организация Объединенных Наций (ООН) просит все компании убрать свои спутники с орбиты в течение 25 лет после завершения их миссии. Однако это сложно обеспечить, потому что спутники могут (и часто это так) выходить из строя. Для решения этой проблемы несколько компаний по всему миру предложили новые решения: удаление мертвых спутников с орбиты и перетаскивание их обратно в атмосферу, где они сгорят [3, 4]. Способы, которыми мы могли бы это сделать, включают использование гарпуна, чтобы захватить спутник, поймать его в огромную сеть, использовать магниты, чтобы захватить его, или даже запустить лазеры для нагрева спутника, увеличивая его атмосферное сопротивление, так что он падает с орбиты. Однако убрать спутники особенно мёртвые из космоса – дорогостоящая процедура, которая не учитывается при планировании миссии из-за отсутствия правого регулирования в данном вопросе: сейчас никто не обязан юридически думать о мёртвых спутниках. Поэтому крайне важным является и разработка юридического регулирования в вопросе очистки орбиты от космического мусора.

Также хочется отметить воздействие космического мусора (особенно не функционирующих спутников) на глобальное изменение климата. Солнечное излучение нагревает Землю и отражается обратно, при наличии спутника лучи отражаются от спутника и повторно излучают Землю, увеличивая температуру поверхности, в то время как при отсутствии спутника Земля нагревается излучением однократно.

Таким образом, число космических объектов будет усиливаться ежегодно. Вместе с тем будет увеличиваться количество космического мусора как из-за выхода из строя объектов, так и из-за их столкновения с другими объектами или мусором. При самом плохом развитии событий на орбите окажется слишком много космического мусора, что приведёт орбиту Земли к непригодности для использования. Поэтому возникает необходимость в очистки космоса от мусора выше описанными способами, а также в правовом регулирование загрязнения орбиты космическим мусором. Ведь космический мусор загрязняет не только космос, но и Землю посредством повторного теплового излучения.

Литература
  1. O'Callaghan J. What is space junk and why is it a problem? Available at: https://www.nhm.ac.uk/discover/what-is-space-junk-and-why-is-it-a-problem.html (accessed October 27, 2021).
  2. Nishida Sh., Kawamoto S., Okawa Y., Terui F., Kitamura Sh. Space debris removal system using a small satellite // Acta Astronautica. 2009. Vol. 65, iss. 1–2. Pp. 95–102. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094576509000320 (accessed October 27, 2021).
  3. Пикалов Р.С., Юдинцев В.В. Обзор и выбор средств увода крупногабаритного космического мусора // Труды МАИ. 2018. № 100. URL: http://trudymai.ru/upload/iblock/239/Pikalov_YUdintsev_rus.pdf?lang=ru&issue=100 (дата обращения 26.10.2021).
  4. Pelton J. A path forward to better space security: Finding new solutions to space debris, space situational awareness and space traffic management // Journal of Space Safety Engineering. 2019. Vol. 6, iss. 2. Pp. 92–100. DOI: 10.1016/j.jsse.2019.04.005
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.