Дрейфующая свалка на орбите. Что такое космический мусор и чем он опасен для Земли

Космический мусор — это отходы, оставленные людьми на орбите. К ним относятся спутники, которые вышли из строя или исчерпали свой ресурс, разгонные блоки верхних ступеней ракет-носителей, облупившиеся от ракеты слои краски, части обшивки. «Свалку на орбите» также образуют предметы, которые в открытом космосе теряют космонавты.

Основными «загрязнителями» околоземной орбиты называют Россию, США, Китай, Францию и Индию. Эти державы договорились снизить захламленность космоса, говорит член Академии космонавтики имени Циолковского Александр Железняков. «Но главная проблема, что на сегодняшний день не существует никаких межгосударственных договоренностей на этот счет. То есть каждый делает это по-своему, как считает нужным», — объясняет специалист. 

В 2021 году на орбите Земли находилось почти 128 миллионов кусков космического «хлама» размером более одного миллиметра и 34 тысяч частиц размером более 10 сантиметров. Общая масса мусора составила более семи тысяч тонн. При этом частиц радиусом до одного миллиметра в космосе насчитывается уже триллионы. 

Сколько в космосе летает ненужных объектов, можно отследить в режиме реального времени. Например, на сайте «Гид в мире космоса» или на интерактивной карте AstriaGraph.

Цикл «жизни» космического мусора зависит от высоты орбиты, на которой он находится. Обломки, оставленные на орбитах ниже 600 километров, обычно падают обратно на Землю в течение нескольких лет. На высоте 800 километров время орбитального распада измеряется столетиями, а на высоте более 1000 километров — тысячелетиями. 

Первый космический мусор появился на орбите Земли еще до запуска первого человека в космос. В 1958 году на орбиту Земли отправили американский спутник «Авангард–1». Спустя шесть лет он перестал выходить на связь с Землей и остался в космосе. 

Сейчас в мире существует несколько систем контроля за космическим мусором. В России эту работу ведет российская Автоматизированная система предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве (АСПОС ОКП). Для наблюдений за частицами в космосе ученые используют телескопы траекторных измерений. С помощью лазерных дальномеров они ищут объекты космического мусора вокруг Земли и следят за ними. Все найденные объекты вносят в несколько специальных общемировых каталогов слежения. В одни записывают данные о всех летающих частицах, а в другие — только о самых опасных. По данным за 2021 год, от «Роскосмоса» за космическим мусором следят 36 телескопов разного диаметра, расположенные в десяти пунктах мониторинга на территории России, Армении и Бразилии.

Мусор в космосе классифицируется по размеру — он бывает мелкий, средний или крупный. К мелкому относятся объекты менее одного сантиметра. Столкновение с ними пока не приводило к серьезным авариям, но они могут двигаться непредсказуемо и на огромной скорости — в этом их опасность. 

Размер средних объектов не превышает 10 сантиметров. Такой мусор может повредить оборудование космического аппарата или пробить его оболочку. Крупные частицы — это объекты диаметром более 10 сантиметров. Они способны уничтожить летательные аппараты или космическую станцию.

Для защиты от космического мусора Международную космическую станцию оборудовали специальными противометеоритными панелями и системами. В апреле 2019 года в Центральном научно-исследовательском институте машиностроения корпорации «Роскосмос» сообщали, что МКС за время своего существования пришлось 25 раз уклоняться от космического мусора. Минимальное расстояние, на котором он проходил рядом со станцией, — 720 метров. В последний раз МКС чуть не столкнулась с летающими объектами 10 ноября 2023 года. От столкновения экипаж увел грузовой корабль «Прогресс МС–24». Это привело к изменению высоты орбиты МКС — она увеличилась на 900 метров. После этого минимальная высота орбиты станции составила 419,1 километров, а максимальная — 436,1 километров.

Космический мусор может образоваться и от столкновения спутников друг с другом. Например, самая крупная «космическая авария» случилась 10 февраля 2009 года над полуостровом Таймыр в России. Тогда на расстоянии 790 километров над уровнем моря столкнулись два летательных аппарата: американский Iridium–33 и российский «Космос–2251». Обломки от спутников разлетелись на 600 осколков размером более 5 сантиметров и несколько тысяч более мелких.  

Ученые опасаются, что скоро мусора в космосе станет так много, что на орбиту нельзя будет выводить новые спутники. Это может случиться из-за эффекта под названием «синдром Кесслера». В 1978 году консультант НАСА Дональд Кесслер предположил, что столкновение летающих частиц образует новый мусор, а он в свою очередь — уже новый мусор. Таким образом, получится «эффект домино» — столкновение одних объектов приведет к появлению более мелких.

Да. Кладбище космических кораблей, или точку «Немо», используют для «захоронения» крупных спутников и грузовых кораблей, выработавших свой ресурс. Это место глубиной в четыре километра находится в южной части Тихого океана между Новой Зеландией и Антарктидой. В этой точке земного шара не летают самолеты и не плавают корабли.

Чтобы утилизировать космические корабли, ученые заранее рассчитывают их траектории, определяют точное местоположение и начинают их «торможение». При входе в атмосферу часть аппаратов сгорают в ней за счет трения. Остальные объекты, например, тугоплавкие конструкции или части обшивки кораблей, падают в воду.

Практика затопления космического мусора в Тихом океане не наносит вреда экологии Земли, считают в Центре управления полетами. С 1971-го по 2016 год в Тихом океане утопили 260 аппаратов. Самым крупным из них стала станция «Мир». В 2001 году обломки станции разлетелись от нее на расстояние три тысячи километров. Во время вывода с орбиты комплекса власти Австралии, Японии и островов Фиджи, которые находятся далеко от точки «Немо», даже рекомендовали жителям оставаться дома и не выходить на улицу.

Не всегда космические аппараты падают по заранее известной траектории в точку «Немо». История насчитывает десятки случаев, когда обломки из космоса приземлялись рядом с населенными пунктами. В 1977 году это произошло с советским спутником «Космос–954», оборудованным ядерным реактором. Аппарат запустили для наблюдения за субмаринами США и НАТО. Спустя 43 дня связь с «Космосом» пропала и он упал. 12 крупных обломков спутника нашли в Канаде, 10 из них оставались радиоактивными. Никто не пострадал, но за ЧП власти Канады потребовали от СССР 6 миллионов долларов, из которых Советский Союз согласился выплатить лишь половину. 

В истории космонавтики не было зафиксированных случаев смерти людей в результате падения обломков космических объектов. Однако в январе 1997 года от обломков ступени американской ракеты-носителя «Дельта–2», запущенной 24 апреля 1996 года, пострадала жительница города Талса в США. Небольшой фрагмент длиной 15 сантиметров упал ей на плечо. Женщина не получила серьезных травм: вес космической детали был небольшим, а силу удара смягчили потоки ветра. 

В России обломки ракет-носителей чаще всего приземлялись в республике Алтай. Подобные инциденты случались в 2008, 2009 и 2011 годах. Во всех случаях обошлось без жертв.

Пока в мире не придумали эффективный способ избавиться от космического мусора. Сейчас «свалку» на орбите пытаются утилизировать с помощью увода старых спутников на соседние орбиты. Существует две официальных орбиты «захоронения»: для космических аппаратов, располагавшихся на геостационарной орбите (находится на высоте 35 786 километров над уровнем моря) и для аппаратов для военных разведывательных спутников с ядерной энергетической установкой — она расположена на высоте от 600 до 1000 километров.  

Специалисты предлагают разные способы очистки орбиты. Например, в 2017 году сотрудники ЦНИИмаша и Сибирского государственного аэрокосмического университета имени Решетнева говорили о разработке спутников-уборщиков, которые могли бы очищать самые «загрязненные орбиты». Сотрудники Института прикладной физики РАН для надежной защиты МКС от космического мусора предлагали оснастить ее орбитальным лазером. Но эти проекты так и не реализовали.

В 2018 году с борта МКС запустили спутник RemoveDEBRIS, разработанный в британском университете Суррея. Он впервые смог поймать сетью несколько космических обломков, но массово технология еще не применяется.

С 2023 года за выброс космического мусора начали штрафовать отдельные компании. В октябре впервые в истории за загрязнение орбиты наказали компанию из США. Телепровайдер Dish получил штраф в 150 тысяч долларов за оставленный на орбите спутник EchoStar–7, запущенный в 2002 году. Еще 11 лет назад Dish пообещал поднять спутник на 300 километров выше его текущей орбиты, но топлива для набора высоты у аппарата компании хватило лишь на 120 километров. 

Подготовила Ирина Филиппова