Может ли спутник упасть вам на голову?
Автор фото, Getty Images
Количество космического мусора на околоземной орбите неуклонно растет. Обозреватель BBC Future решил разобраться, что происходит, когда отработавшие своё спутники падают на Землю. Изучением этой проблемы занимаются немецкие ученые.
«Самое интересное — дальше», — говорит исследователь Себастиан Виллемс, ведя меня вдоль длинного стеклянного шкафа, заставленного серебристыми моделями футуристических космических кораблей.
Здание, в котором Виллемс собирается продемонстрировать мне «самое интересное», принадлежит институту аэродинамических исследований Германского центра авиации и космонавтики (DLR), расположенному в Кельне.
К «не самому интересному» Виллемс причисляет и пункт управления аэродинамическими трубами с огромным старинным пультом, на котором имеется множество датчиков, переключателей и кнопок.
Минуя массивную взрывостойкую дверь, мы входим в помещение без окон. Стены покрыты копотью, в воздухе явственно чувствуется запах пороха.
Здесь проводятся аэродинамические испытания ракетных двигателей.
Но и это, как выясняется, не самое интересное.
Виллемс ставит свои «самые интересные» эксперименты в одной из аэродинамических труб кельнского центра. Он имитирует сход спутника с околоземной орбиты.
«Вокруг Земли сейчас обращается огромное количество искусственных спутников, и все они рано или поздно сойдут с орбиты», — объясняет Виллемс.
«При входе в атмосферу космические аппараты разрушаются. Нас интересует, какова вероятность того, что уцелеют их фрагменты».
Иными словами, могут ли не сгоревшие в атмосфере обломки отработавших спутников упасть на что-нибудь — или на кого-нибудь — на Земле?
Установленная на бетонном полу аэродинамическая труба, которую выделили под эксперименты Виллемса, напоминает огромный полуразобранный пылесос, подсоединенный к пароварке.
Блестящий агрегат покрыт сетью труб и электропроводов. Обычно эта труба используется для продувки моделей сверхзвуковых и гиперзвуковых самолетов — скорость создаваемого в ней воздушного потока может превышать скорость звука в 11 раз.
Собственно «труба» представляет собой сферическую металлическую камеру высотой в два метра, внутри которой в специальных зажимах укрепляют модели для продувки.
Но зажимы Виллемсу не нужны — он просто бросает предметы в трубу, сквозь которую в обратном направлении подается поток воздуха со скоростью примерно в 3000 км/ч (что вдвое выше скорости звука).
Автор фото, Getty Images
Как правило, спутники при входе в атмосферу разрушаются
Таким образом имитируется полет сходящего с орбиты спутника сквозь земную атмосферу.
«Мы помещаем предметы в воздушный поток, чтобы посмотреть на то, как они ведут себя в условиях имитации свободного падения», — говорит Виллемс.
«Продолжительность каждого эксперимента составляет всего 0,2 секунды, но этого времени достаточно для того, чтобы сделать множество снимков и необходимых измерений».
Данные, полученные в ходе экспериментов, будут внесены в компьютерные модели, благодаря которым можно будет более точно прогнозировать поведение космических аппаратов при сходе с орбиты. (В этом ролике DLR смоделировано разрушение спутника Rosat в земной атмосфере.)
В настоящее время вокруг Земли обращается около 500 тыс. объектов орбитального мусора — от мелких металлических фрагментов до целых космических аппаратов размером с автобус — таких, как спутник Envisat Европейского космического агентства, который внезапно прекратил работу в апреле 2012 г.
«В целом количество фрагментов мусора, траектории которых мы отслеживаем, растет», — говорит Хью Льюис, старший преподаватель кафедры авиа- и ракетостроения в британском Саутгемптонском университете.
По мере роста объемов орбитального мусора будет расти и вероятность столкновения с ним работающих спутников или пилотируемых космических кораблей.
Уже сейчас по этой причине орбиту Международной космической станции приходится периодически корректировать.
«Фрагменты отработавших аппаратов сходят с орбиты с самого начала эпохи освоения космоса, — отмечает Льюис. — Как правило, крупный объект входит в атмосферу раз в три-четыре дня, и эта проблема будет сохранять свою актуальность в течение долгого времени».
Хотя спутники в атмосфере и разрушаются под действием перегрузок и высоких температур, некоторые крупные обломки падают на Землю относительно целыми.
«Например, топливные баки, — говорит Льюис. — У некоторых космических аппаратов они размером с небольшой легковой автомобиль».
Автор фото, Getty Images
Большинство отработавших спутников сводят с орбиты таким образом, чтобы они разрушились в атмосфере над безлюдными районами океанов
Хотя Виллемс и не бросает в аэродинамическую трубу легковые автомобили, его задача заключается в том, чтобы посмотреть, как ведут себя при разрушении крупные предметы, и какие из их фрагментов теоретически могут достичь земной поверхности.
«Обтекание одного компонента влияет на обтекание соседних, — объясняет он. — В зависимости от того, падают ли они на Землю поодиночке или в сборе, меняется и степень вероятности их полного сгорания в атмосфере».
Но если космический мусор сходит с орбиты так часто, почему его обломки не пробивают крыши домов и не падают нам на голову?
В большинстве случаев ответ заключается в том, что отработавшие спутники целенаправленно сводят с орбиты за счет остатков бортового топлива.
При этом траектории схода рассчитываются таким образом, чтобы спутники сгорали в атмосфере над безлюдными районами океанов.
А вот незапланированные сходы с орбиты представляют гораздо большую опасность.
Одним из последних таких случаев стал нерасчетный сход с орбиты Верхнеатмосферного исследовательского спутника (Upper Atmosphere Research Satellite, UARS) американского космического агентства НАСА в 2011 году.
Несмотря на то, что 70% Земли покрыто океанами и обширные участки суши до сих пор остаются малозаселенными, вероятность того, что падение UARS приведет к разрушениям на Земле, составляла, по оценкам НАСА, 1 к 2500, отмечает Льюис.
«Это весьма высокий процент — мы начинаем беспокоиться, когда возможная опасность для населения составляет 1 к 10 000», — говорит он.
«Речь идет не о том, что обломок спутника упадет именно на вас — вероятность этого ничтожно мала. Имеется в виду вероятность того, что он упадет на кого-нибудь в принципе».
Если учесть, что каждый год в автокатастрофах по всему миру гибнет свыше миллиона человек, вероятность того, что фрагмент орбитального мусора причинит значительные разрушения на Земле, очень незначительна.
И все-таки ей не пренебрегают, поскольку страна, запускающая космические аппараты, в соответствии с соглашениями ООН несет юридическую и финансовую ответственность за любой ущерб, нанесенный вследствие такой деятельности.
По этой причине космические агентства стремятся свести риски, связанные с падением объектов с орбиты, к минимуму.
Эксперименты, проводимые DLR, помогут ученым лучше понимать и более тщательно отслеживать поведение космического мусора, в том числе при незапланированных сходах с орбиты.
Стоимость космических запусков постепенно снижается, а спутники становятся все более миниатюрными, так что в ближайшие десятилетия их количество будет только расти.
«Человечество все активнее использует космос, но проблема орбитального мусора при этом усугубляется, — говорит Льюис. — Чем больше новых спутников выводится на орбиту, тем больше их будет с нее сходить».
Иными словами, хотя вероятность попасть под обломок космического корабля остается ничтожно малой, с неба будет падать все больше и больше спутников.
Ни один объект, выведенный на околоземную орбиту, не может оставаться на ней вечно.
Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future .
Источник
Если космический спутник или ракета упадут на ваш дом, кто будет платить?
8 мая 2021 года части от неконтролируемой китайской космической ракеты упали на Землю и приземлились в Индийском океане неподалёку от Мальдивских островов. Год назад, в мае 2020 года, другую китайскую ракету постигла та же участь, когда она вышла из-под контроля и грохнулась в воду у побережья Западной Африки. Никто не знал, когда и где весь этот космический мусор упадёт, поэтому было большим облегчением узнать то, что ни один из упавших элементов никого не поранил.
Согласно Договору о космосе 1967 года и Конвенции о международной ответственности за ущерб, причинённый космическими объектами 1972 года, которые были приняты Организацией Объединенных Наций, это будет межправительственный вопрос. В договорах декларируется, что государства несут международную ответственность, а также ответственность за любой ущерб, причинённый космическим кораблём, даже если ущерб был причинён частной компанией из этого государства. Согласно этим законам вашей стране даже не нужно будет доказывать, что кто-то сделал что-то не так, если космический объект или его составные части причинили ущерб поверхности Земли или обычным самолётам в полёте.
Так что если в будущем кусок космического мусора из Китая или любой другой страны приземлится на ваш дом, правительство вашей страны имеет право по дипломатическим каналам затребовать компенсацию, а затем заплатить вам. И хотя шансы на то, что поломавшийся спутник приземлится на ваш дом, ничтожно малы, космический мусор всё же падает на Землю. Так, в 1978 году советский спутник «Космос 954» упал в пустынном районе Северо-Западных территорий Канады. Когда же он разбился, то разбросал радиоактивные обломки своего бортового ядерного реактора по обширной территории. В дальнейшем совместная канадско-американская группа начала работу по очистке территории, которая обошлась им в более чем 14 миллионов канадских долларов (11,5 миллиона долларов США). Когда же канадцы запросили у Советского Союза 6 миллионов канадских долларов, то Советский Союз в ответ заплатил лишь 3 миллиона канадских долларов. Это был первый и единственный раз, когда Конвенция об ответственности за ущерб была приведена в действие — когда космический корабль из одной страны потерпел крушение в другой. Добавим, что когда Конвенция об ответственности была введена в действие в этом контексте, появились четыре регулирующие нормы. Страны обязаны: предупреждать другие правительства о мусоре; предоставлять любую информацию о надвигающейся аварии; устранять любые повреждения, нанесённые судном; и выплачивать правительству компенсацию за любые травмы, которые могли возникнуть.
Однако среди всего этого есть одно «НО», если с неба свалится небольшой орбитальный спутник, в который попал кусок космического мусора, вам и вашему правительству придётся доказывать, кто в этом случае виноват, поскольку в настоящее время не существует согласованной на глобальном уровне системы управления космическим движением. С десятками тысяч отслеживаемых обломков на орбите, и множеством более мелких, неотслеживаемых фрагментов, выяснить, что именно повредило спутник, будет очень сложно.
Подписывайтесь на наш Telegram-канал. Будьте в курсе всех событий!
Мы работаем для Вас!
Источник
Новое мегасозвездие из спутников может привести к катастрофе. Рассказываем главное
НАСА официально прокомментировало запрос американской компании AST & Science о создании мегасозвездия спутников на высоте 720 км над поверхностью Земли. Космическое агентство опасается возможных столкновений огромного количества объектов на околоземной орбите. Но дело не только в количестве — хотя компания готова запустить 240 спутников огромных размеров. Рассказываем, почему представители НАСА впервые публично высказались о проблеме, которой вообще-то занимается FCC — Федеральная комиссия по связи, и к чему приведет переизбыток спутников в околоземном пространстве.
С чего все началось?
«НАСА решило вынести на общественного обсуждение вопрос о количестве спутников на орбите, чтобы у компаний была возможность понять встревоженность агентства по поводу наших объектов на орбите. Наша цель — снизить риски столкновений для взаимной выгоды всех участников при создании новых планов по освоению околоземного пространства», — официально заявила Саманта Фондер, инженер НАСА.
Речь идет о планах, выдвинутых AST & Science, которая намеревается построить созвездие из более чем 240 больших спутников, по сути, развернув в космосе «вышки сотовой связи». Цель — обеспечить широкополосное соединение 4G и, возможно, 5G непосредственно с сотовыми телефонами на Земле. Компания, базирующаяся в Мидленде, штат Техас, называет свое созвездие SpaceMobile и готова потратить на новый проект около $120 млн.
Причины острой реакции НАСА
Космическое агентство было вынуждено прокомментировать предложение AST по нескольким причинам.
В частности, предлагаемая высота для созвездия SpaceMobile находится рядом с A-Train, группой из 10 спутников Earth-science monitoring, которые использует НАСА и Геологическая служба США, а также партнеры Штатов во Франции и Японии. «Интересующий компанию AST & Science конкретный регион космоса очень востребован. Наш опыт работы с A-Train показал, что в месте, куда хотят запустить новое созвездие спутников много важных подключений, помехи которых крайне нежелательны», — говорится в заявлении НАСА.
Но это и не единственная причина обеспокоенности космического агентства.
Сами спутники, которые AST & Science хочет запустить на орбиту тоже очень большие. Для оказания услуг компания планирует построить космические аппараты с большими фазированными антенными решетками площадью в 900 кв. м. По данным НАСА, при планировании возможных соединений с другими спутниками на этой орбите потребуется огромный ограничительный радиус (чтобы предупредить столкновения) — в 10 раз больше, чем у других спутников.
Кроме того, космическое агентство отметило, что маневры вокруг созвездия спутников SpaceMobile будут чрезвычайно утомительны. «Для группы из 243 спутников потребуется 1 500 действий „по смягчению последствий“ в год и около 15 000 мероприятий по планированию, — заявило космическое агентство. — Это равняется четырем маневрам и 40 активным действиям по планированию в любой день».
И, наконец, космическое агентство обеспокоено тем, что AST никогда не создавала спутник, отдаленно близкий по размерам к тем, которые они будут создавать. Учитывая этот недостаток опыта, НАСА опасается, спутники могут попросту выйти из строя. Это сделает их неспособными к маневрированию. Космическое агентство прямо заявило, что в таком случае риск катастрофического столкновения «неприемлемо высок».
И это не говоря о возможном новом загрязнении космическим мусором орбиты Земли.
Проблема загрязнения космоса
Космический мусор или космический мусор — это любой механизм или мусор, оставленный людьми в космосе.
Это может относиться к большим объектам, таким как мертвые спутники, которые вышли из строя или остались на орбите в конце своей миссии, и к более мелким предметам, таким как обломки мусора или пятна краски, упавшие с ракеты.
Ракеты могут выпускать множество маленьких обломков, когда они достигают космоса, как показано в этом видео.
В настоящее время около 2 000 активных спутников вращаются вокруг Земли, но еще 3 000 мертвых замусорили космос. Более того, существует около 34 000 кусков космического мусора размером более 10 см и миллионы более мелких кусков, которые, тем не менее, могут иметь катастрофические последствия, если они столкнутся с чем-то другим.
Весь космический мусор — это результат различных запусков Земли. Отработанные части ракеты и сломанные спутники остаются на орбите, пока снова не войдут в атмосферу.
Некоторые объекты на более низких орбитах находятся в нескольких сотнях километрах от поверхности Земли и возвращаются довольно быстро. Они входят в атмосферу через несколько лет и по большей части сгорают, поэтому не достигают земли. Но обломки или спутники, оставленные на высоте более 36 000 км — там, где спутники связи и метеорологические спутники часто размещаются на геостационарных орбитах — могут продолжать вращаться вокруг Земли в течение сотен или даже тысяч лет.
Некоторая часть космического мусора возникает в результате столкновений или противоспутниковых испытаний на орбите. Когда два спутника сталкиваются, они могут разлететься на тысячи новых частей, создавая множество новых обломков. Несколько стран, включая США, Китай и Индию, использовали ракеты для отработки взрывов своих спутников. Это создает тысячи новых частей опасного мусора.
Сколько спутников сейчас на орбите?
Вы когда-нибудь задумывались, сколько спутников вращается вокруг Земли? По данным Союза неравнодушных ученых (UCS), который ведет базу данных активных спутников на орбите, по состоянию на 1 апреля 2020 года в Космосе находилось в общей сложности 2666 спутников, из которых 1918 находились на низкой околоземной орбите (НОО).
И это только до апреля. С тех пор было еще множество запусков. Больше всех пока отличился SpaceX, который в этом году запускает спутники в среднем по одной миссии в месяц для своего интернет-проекта Starlink. На данный момент он запустил на орбиту более 600 объектов и планирует еще несколько десятков тысяч. Amazon недавно объявила о своих планах запустить мегасозвездие из более чем 3 000 спутников для обеспечения подключения к интернету в недостаточно подключенных частях мира. Исследовательская компания Euroconsult прогнозирует, что 2020-е годы станут десятилетием малых спутников, и ожидает в среднем 1 000 запусков в год. Для сравнения: в 2019 году их было в общей сложности 385.
По мере того, как спутники становятся меньше, их становится все проще строить и запускать. Кому-то все это может показаться отличной идеей, но некоторых экспертов это беспокоит.
«Космос может показаться бесконечным, но возможности для безопасного размещения и поддержания объекта на орбите Земли — нет. Риск столкновения между объектами в космосе вполне реален, и крупные столкновения уже произошли», — заявил Майкл Домингес, бывший высокопоставленный чиновник министерства обороны, исполнявший обязанности секретаря ВВС и исполнительного агента Министерства обороны по космосу. Даже одно столкновение может создать опасное поле обломков, которое может вывести из строя ряд критически важных технологий, от которых мы зависим. Речь идет о глобальной связи и навигации. Одна ошибка поставит под угрозу астронавтов, находящихся на Международной космической станции. Финансовые последствия катастрофического столкновения могут быть колоссальными, заключает он.
Как отреагировали на критику создатели нового созвездия спутников?
Журналисты Ars Technica запросили комментарий от компании AST. Представители в ответ на критику космического агентства заявили, что готовы работать с НАСА, чтобы уменьшить опасения. «Мы просмотрели обращение НАСА и уверены, что сможем работать с ними, чтобы решить все проблемы. Кроме того, мы готовы предоставить детали конструкции созвездия AST. Уверены, безопасности НАСА и других орбитальных объектов ничто не грозит», — заявил Реймонд Седвик, главный научный сотрудник по космическим системам в AST.
Какое решение примет FCC?
AST уже получила лицензию на использование спектра в V-диапазоне от Папуа — Новой Гвинеи (да, это законно). Но для доступа к рынку США и продажи своих услуг AST все равно необходимо получить разрешение от FCC — Федеральной комиссией связи США.
Когда дело доходит до мегасозвездия, включая SpaceX — х Starlink, OneWeb и других, FCC начинает рассматривать вопрос мусорного загрязнения околоземного пространства. Разумеется, ведь дело доходит до сдачи сотни, если не тысячи, новых спутников на околоземную орбиту. Что решит FCC, остается неясным и причина неизвестности проста. У федерального агентства есть два конкурирующих интереса.
В целом FCC была невероятно снисходительной, когда дело касалось выдачи лицензий на использование спектра операторам спутниковой связи. «Я не знаю ни одного примера отказа FCC в выдаче такой лицензии, — подчеркивает Брайан Уиден, эксперт по работе спутников из Secure World Foundation. — Они стараются быть дружественными к бизнесу и поощряют компании вести бизнес в США».
Тем не менее, FCC использовала свои полномочия по использованию спектра, чтобы повлиять на ситуацию с количеством космического мусора, требуя от операторов спутников защищать правительство от потенциальных аварий, а также выдвигая высокие требования к маневренности объектов. Период обсуждения предлагаемых правил, которые были впервые опубликованы в апреле, завершился в прошлом месяце. Неясно, как будут выглядеть окончательный регламент, но спутниковые операторы уже охарактеризовали некоторые идеи как слишком обременительные.
Наконец, неизвестно, как FCC будет решать проблемы НАСА, которое уж кое-что знает о космосе и вообще высказывается впервые по этой теме.
Что в итоге?
В целом этот переполох между НАСА и AST является еще одним доказательством того, что правительству США и другим космическим державам по всему миру необходимо приложить больше усилий для сокращения количества мусора на низкой околоземной орбите. Важно учитывать возможные ситуации с катастрофическими столкновениями еще на этапе разработки спутников. Нет государственного агентства, специально уполномоченного обеспечивать безопасность на низкой околоземной орбите, а существующие модели не в состоянии полностью уловить угрозу, исходящую от новых и старых спутников, отработавших вторых ступеней ракет и других обломков. В некотором смысле, когда сегодня в космос летают все новые мегасозвездия, регуляторы действуют вслепую. Это может закончиться плохо.
Источник