Кладбище космических кораблей: что это и где находится?
Самая удаленная от суши точка на Земле имеет множество названий, но чаще всего ее называют точкой Немо, или океаническим полюсом недоступности. Расположена она по координатам 48°52,6′ южной широты и 123°23,6′ западной долготы. Ближайший островок суши находится примерно в 2250 километрах отсюда. Благодаря своей удаленности, это место является идеальным для захоронения космических аппаратов, и поэтому космические агентства нередко называют его еще и «кладбищем космических кораблей».
Космические аппараты не всегда падают в открытый океан
«Это место находится в Тихом океане и представляет собой самую удаленную от любой человеческой цивилизации точку на нашей планете», — описывает точку Немо аэрокосмическое агентство NASA.
Однако у Билла Айлора, аэрокосмического инженера и специалиста в вопросах возвращения космических аппаратов в атмосферу, имеется по поводу этого места другое определение:
«Это самое лучшее на планете место для того, чтобы что-то уронить с космоса, не принеся при этом стороннего ущерба».
Как падают космические корабли
Чтобы «похоронить» очередной космический аппарат на этом кладбище, космическим агентствам требуется некоторое время для проведения нужных расчетов. Как правило, более компактные спутники не заканчивают свою жизнь именно в точке Немо, так как, объясняет NASA, «тепло, создаваемое атмосферным трением, в большей степени уничтожает падающий со скоростью несколько тысяч километров в час спутник еще до того, как он упадет. Та-да! Это словно магия. Будто бы и не было никакого спутника!».
Совсем другое дело — более крупные объекты вроде Тяньгун-1, первой китайской орбитальной космической станции, запущенной в сентябре 2011 года, вес которой составляет порядка 8,5 тонны. Китай потерял управление 12-метровой орбитальной лабораторией в марте 2016 года. Прогнозы неутешительные. Станция должна упасть на Землю где-то в начале 2018 года. Где именно? Пока никто не знает. Тот же Айлор, работающий на некоммерческую организацию Aerospace Corporation, говорит, что его компания, скорее всего, не решится делать прогнозы ранее чем за пять дней до того, как станция ожидаемо разрушится в атмосфере Земли. Когда это произойдет, сотни килограммов различных металлических частей вроде титановой обшивки станции, топливных баков и много чего еще продолжат свое падение со скоростью свыше 300 километров в час, пока в конечном итоге не упадут на поверхность планеты.
Так как Китай потерял контроль над станцией Тяньгун-1, страна не может уверенно спрогнозировать, упадет ли она в точку Немо.
Свалка космических кораблей
Что интересно, астронавты, живущие на борту Международной космической станции, по факту находятся ближе всех к этой самой точке Немо. Все дело в том, что МКС кружит над Землей (и в частности над местом, о котором мы говорим) на высоте около 400 километров, в то время как ближайший к точке Немо клочок суши находится гораздо дальше.
Согласно Popular Science, с 1971-го по середину 2016-го космические агентства со всего мира похоронили здесь как минимум 260 космический аппаратов. При этом, как отмечает портал Gizmodo, количество утилизированных космических аппаратов резко возросло с 2015 года, когда их общее число составляло на тот момент всего 161.
Здесь, на глубине более трех километров, нашла свое последнее пристанище советская космическая станция «Мир», более 140 российских грузовых космических кораблей, несколько грузовиков Европейского космического агентства (например, первый автоматический грузовой корабль «Жюль Верн» серии ATV) и даже одна из ракет SpaceX, если верить отчетам Smithsonian.com. Правда, космические аппараты здесь вряд ли можно назвать аккуратно сложенными в одну кучу. Айлор отмечает, что такие большие объекты, как станция Таньгун-1, могут при падении развалиться на части, покрыв площадь в 1600 километров вдоль и несколько десятков поперек. Сама же территория «отчуждения» точки Немо занимает площадь более 17 миллионов квадратных километров, поэтому найти конкретный упавший космический аппарат здесь не так уж и просто, как может показаться на первый взгляд.
Грузовой корабль «Жюль Верн» Европейского космического агентства разваливается на части при входе в атмосферу. 29 сентября 2008 года
Конечно, далеко не все космические аппараты заканчивают жизнь на этом кладбище космической техники, но шансы на то, что часть разрушающегося космического аппарата упадет на кого-то из людей, вне зависимости от того, где этот космический аппарат будет падать на Землю, очень малы, отмечает Айлор.
«Разумеется, нет ничего невозможного. Однако с момента начала космической эры последний случай, который приходит на память, произошел аж в 1997 году. Тогда в Оклахоме на женщину упала недогоревшая часть ракеты», — поясняет Айлор.
Тот самый недогоревший кусок ракеты и женщина, на которую он упал
Гораздо большую опасность мертвый космический аппарат может создавать именно на орбите.
Реальная угроза космического мусора
На данный момент на различных высотах вокруг Земли кружат около 4000 искусственных спутников. А в ближайшем будущем должно появиться еще больше. Илон Маск и его компания SpaceX обещают запустить свою собственную сеть Интернет, которую будут обеспечивать 4425 новых спутников. Другими словами, на орбите и сейчас полно различных космических аппаратов, а вскоре вообще будет не протолкнуться.
Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на нас в Google Новостях и Яндекс.Дзен, чтобы не пропускать новые материалы!
Согласно статистике сайта Space-Track.org, помимо спутников на орбите находятся тысячи неконтролируемых останков ракет, а также более 12 000 других искусственных объектов размером больше человеческого кулака. И это если еще опустить бесчисленное число различных шурупов, болтов, кусков засохшей краски (с обшивки ракет) и множества металлических частиц.
Со временем страны начали понимать, что в буквальном смысле захламляют космос и это создает серьезную угрозу не только для их систем, но вообще для всех
Самое худшее, по мнению специалистов того же Европейского космического агентства, может произойти тогда, когда два куска космического мусора сталкиваются друг с другом, особенно когда эти объекты большого размера.
Случайные столкновения тех же спутников хоть и происходят очень редко, но происходят. Последние такие инциденты были в 1996-м, 2009-м и два в 2013-м. В результате подобных событий, а также в результате намеренного уничтожения спутников появляется огромное число космического мусора, создающего угрозу другим рабочим спутникам и опасность цепного эффекта.
«Мы выяснили, что этот мусор может оставаться на орбите в течение сотен лет», — комментирует Айлор.
Как избавиться от космического мусора
Для предотвращения появления нового космического мусора стареющие космические аппараты нужно со временем сводить с орбиты. Многие космические агентства, а также частные космические компании сейчас рассматривают возможность создания специального космического аппарата-мусорщика, который мог бы производить захват отживших свое спутников и других космических аппаратов и направлять их прямиком в подводное кладбище космических кораблей на Земле.
Однако тот же Айлор, как и некоторые другие эксперты, настаивает на разработке новых технологий и методов, с помощью которых можно будет захватывать, тащить и убирать старый неконтролируемый космический мусор, накопившийся на орбите и представляющий настоящую угрозу.
«Я предложил что-то вроде XPRIZE и Grand Challenge, где можно было бы отобрать концепты трех наиболее подходящих космических аппаратов и дать гранты на их разработку и последующее использование при очистке орбиты планеты», — говорит Айлор.
К сожалению, технические трудности в реализации подобных планов стоят далеко не на первом месте среди проблем, когда есть такое понятие, как бюрократия.
«Технические сложности здесь далеко не самое основное. Основную проблему здесь создает идея частной собственности. Например, ни одна другая нация не имеет право прикасаться к тем же американским спутникам. Произойди такое — и это может быть рассчитано как акт военной агрессии», — объясняет Айлор.
По мнению Айлора, перед лицом общей угрозы нации всего мира должны объединиться, потому что только так можно будет эффективно решать подобные проблемы.
Источник
Диалог
Какую опасность представляет космический мусор? Откуда он берётся? Существуют ли способы его уборки?
Куда бы ни ступала нога человека, везде за собой мы оставляем след… след из мусора. К сожалению, даже космос оказался не исключением.
В чём заключается проблема?
Спутники, которые летают вокруг нашей планеты, имеют скорость примерно 8 км/с — это скорость в восемь раз больше скорости пули, выпущенной из огнестрельного оружия. Малейшая песчинка с такой скоростью в космосе имеет достаточно энергии, чтобы пробить и вывести из строя космический аппарат. На скорости 10 км/с болтик массой в десять грамм эквивалентен разрыву противотанкового снаряда. Любой спутник или корабль разорвёт на куски. Поэтому проблема борьбы с космическим мусором стоит очень остро.
Компьютерная модель распределения космических объектов в космосе, согласно описанию NASA, 95 % из них являются мусором
В фильме «Гравитация» как раз показано столкновение космического корабля с мусором. Поэтому на МКС включена в программу обслуживания слежка за орбитами космического мусора и в случае возможной встречи, орбита МКС изменяется, для предотвращения столкновений. Уже в этом году было десять операций по уклонению от космического мусора.
Кадр из фильма «Гравитация»
Сейчас, запуская ракету, нужно стараться, что бы она ни с чем не столкнулась на пути до орбит. Для этого, перед запуском космического аппарата на орбиту, выбирают специальные окна, чтобы орбита аппарата не пересеклась с космическим мусором. Причём продолжительность этих окон связанна только с теми обломками, которые нам известны, которые мы «контролируем», а это около десяти тысяч тел на околоземных орбитах из примерно шестисот тысяч. Остальные настолько малы, что с помощью нашей техники невозможно определить их орбиты. Раньше о таком не приходилось беспокоиться.
Карта, отображающая каждый известный объект в космосе вокруг Земли. На карте лишь крупные объекты. Мелких объектов (от 1 до 10 см) гораздо больше (от 150 000 до 500 000), а всего есть больше миллиона кусочков мусора больше 2 мм
Ученые считают, что скопившийся мусор может однажды привести к войне на Земле. Обломки на орбите угрожают работе военных спутников, и доказать, что столкновение произошло случайно, будет довольно сложно. Эта проблема стала актуальной после того, как обломки китайского спутника в 2013 году столкнули с орбиты российский «Блиц», предназначенный для работы с международной системой лазерного зондирования.
И каждое такое столкновение порождает новый мусор, что увеличивает вероятность нового столкновения, а значит и шансы на начало цепной реакции. У этой реакции даже есть название — эффект Кесслера. Коварство этого эффекта заключается в «эффекте домино»: столкновение двух крупных объектов создаёт ещё больше мелких. И уже каждый из этих осколков способен столкнуться с другим мусором или космическим аппаратом, что вызовет «цепную реакцию» рождения всё новых обломков. При большом столкновении (например, при столкновении между космической станцией и спутником) количество осколков, возникших лавинообразно, может сделать околоземное пространство совершенно непригодным для полётов!
Как возникают эти обломки?
Запуски космических аппаратов, от которых отделяются многочисленные фрагменты, сопутствующие его запуску: болты, крышки, последняя ступень ракетоносителя. Время от времени отработанные ракеты взрываются или сталкиваются между собой, порождая множество крошечных фрагментов.
Почти треть всего космического мусора появилась благодаря двум событиям. Первое, по вине Китая, который проводил испытания ракеты и намеренно сбил свой спутник, породив три тысячи обломков.
Второе событие произошло в 2009 году, когда столкнулись спутники Iridium 33 и Космос-2251. В результате чего образовалось облако осколков из двух тысяч обломков, которое в конечном итоге привело к угрозе столкновения с МКС. Только благодаря грузовому кораблю ЕКА Georges Lemaître удалось сменить опасную траекторию полета станции и избежать столкновения. Эти осколки могли принести огромный вред МКС и привести к человеческим жертвам.
Осколки от первого орбитального столкновения спутников — Iridium 33 и Космос-2251
Спутники и космический мусор разных стран
Способы решения
Следует запускать космические аппараты так, чтобы как можно меньше мусора оставалось на орбите. Так поступает SpaceX, со своей многоразовой ступенью.
Когда космический спутник выходит из строя, его нужно уводить с орбиты, на которой работают другие спутники. Поэтому сейчас даже придумано понятие «орбита захоронения» — это область, куда весь космический мусор перемещают, если есть возможность, и там он доживает свой век. Она находится на 200 километров выше геостационарной орбиты. По оценкам NASA количество отработавших спутников на ней превышает восемь тысяч. Это проблема международного масштаба, она обсуждается на встречах представителей космических агентств, но пока исследования космоса будут продолжаться с помощью ракет, так как другого способа нет.
Количество мусора постоянно растет и эту проблему нужно решать. Если мусор не убирать, он будет летать, пока не столкнётся с чем-нибудь или не сгорит в атмосфере. Но, это произойдёт не скоро — через тысячу лет, а может и через сто тысяч лет.
Количество мусора в космосе существенно выросло за последние десятилетия. Процесс загрязнения околоземной орбиты последние шестьдесят лет можно наблюдать на видео.
Решать проблему нужно в несколько этапов. Для начала следует создать более чувствительные телескопы, которые позволят наблюдать эти космические тела. Следующим этапом будет усиление защиты спутников и космических станций от ударов, и увеличение их манёвренности. Также нужно подумать о том, чтобы космического мусора не было вовсе.
Для уборки космического мусора предлагается масса способов: сети и гарпуны, космические воздушные шары, буксиры, перенаправления с Земли лазерами, космические мусоровозы. Но мы не будем говорить о них, потому что они либо малоэффективные, либо очень затратные.
А вот новый проект учёных из японского исследовательского института Riken достаточно перспективный. Они предполагают использовать мощный лазер для того, чтобы сбивать мусор с орбиты.
Первым шагом к реализации этой идеи станет попытка установки на МКС двадцатисантиметрового телескопа и сто волоконного лазера. Луч лазера должен изменить траекторию полёта обломка, после чего он войдёт в атмосферу Земли и сгорит в ней. Учёные утверждают, что точность такой системы будет очень высокой, что позволит сбивать объекты размером всего в один квадратный сантиметр!
Если эксперимент японцев удастся, на МКС будет установлена полноразмерная лазерная установка для уничтожения космического мусора. Её размеры будут больше экспериментальной: телескоп будет уже диаметром три метра, а лазер будет состоять из десяти тысяч волокон. С такой лазерной пушки можно будет сбивать мусор на расстоянии до ста километров от МКС.
В будущем, возможен вывод на орбиту отдельного космического аппарата, целью которого будет уборка космического мусора вокруг Земли.
Какую опасность для Земли несет космический мусор?
Если вы считаете, что космический мусор несет опасность только спутникам и космическим кораблям, то это не так. Небольшие объекты космического мусора попадают в плотные слои атмосферы практически ежедневно, а более крупные несколько раз в месяц. Самые большие объекты, находящиеся на низких околоземных орбитах, постепенно замедляются и через какое-то время входят в атмосферу. По данным NASA, почти ежегодно некоторые фрагменты спутников и ракет достигают Земли.
Одна из ступеней космической ракеты, упавшая в сельской местности США в 1990 году
Осколок взорвавшейся ракеты Falcon 9 найден у берегов Великобритании
Кроме мусора, который оставил человек, существует достаточно много мелких тел вообще в Солнечной системе. Когда в ночном небе сгорает «падающая звезда», вы как раз таки и видите эти мелкие тела. Если космическое тело ещё больше, то происходит то, что произошло в Челябинске в 2013 году или в 1908 году в Тунгусской тайге — это катастрофические явления. А если тела ещё больше, то можно вспомнить вымирание динозавров шестьдесят пять миллионов лет назад. Но могут быть и ещё более роковые последствия, когда разрушается вся кора планеты, как это видимо произошло на Венере — там вся планета состоит из сплошного лавового поля. А может быть и ещё страшнее, ведь у нас в Солнечной системе между планетами Марса и Юпитера существует пояс астероидов, которые, скорее всего, являются обломками разрушенной астероидом планеты.
Опасность эта очень серьёзная и сейчас её изучению уделяется огромное внимание на самых высоких уровнях международного сотрудничества. В частности, в ООН есть специальная комиссия, которая этим занимается. В России существует группа по исследованию космических рисков в РАН.
Астрономическая точность высока: мы можем заглянуть очень далеко, измерить расстояние до планет, их массу, но этой точности для решения данной проблемы не хватает.
Сейчас прилагаются большие усилия по очистке замусоренного человечеством космоса. Будем надеяться, что в ближайшее время станет там гораздо чище. Надеемся, что когда люди закончат с очисткой космоса, они направят свои усилия на уборку и мусора на Земле. А пока мусор не убрали, можно посмотреть онлайн визуализацию вращения 150 тысяч объектов вокруг Земли.
Источник