Кількість космічного сміття на навколоземній орбіті неухильно зростає. Окремі країни навіть розробляють власні рішення для боротьби з ним. Нам же залишається лише сподіватися, що космічне сміття не впаде на голову. Або можна цього взагалі не боятися? Давайте розберемося, що відбувається, коли відпрацьовані супутники падають на Землю.
«Найцікавіше – далі», – говорить дослідник Себастіан Віллемс, який проводить експерименти в одній з аеродинамічних труб кельнського центру. Він імітує схід супутника з навколоземної орбіти. «Навколо Землі зараз звертається величезна кількість штучних супутників, і всі вони рано чи пізно зійдуть з орбіти», – пояснює Віллемс.
Як досліджують сміття, що падає
«При вході в атмосферу космічні апарати руйнуються. Нас цікавить, наскільки ймовірним є те, що вціліють їхні фрагменти». Іншими словами, чи можуть уламки відпрацьованих супутників, які не згоріли в атмосфері, впасти комусь на голову.
Встановлена на бетонній підлозі аеродинамічна труба, яку виділили під експерименти Віллемсу, нагадує величезний напіврозібраний пилосос, приєднаний до пароварки. Блискучий агрегат покритий мережею труб і електропроводів. Зазвичай ця труба використовується для продування моделей надзвукових і гіперзвукових літаків – швидкість створюваного в ній повітряного потоку може перевищувати швидкість звуку в 11 разів.
Власне «труба» являє собою сферичну металеву камеру висотою у два метри, всередині якої в спеціальних затискачах встановлюють моделі для продування.
Але затискачі Віллемсові не потрібні – він просто кидає предмети в трубу, крізь яку в зворотному напрямку подається потік повітря зі швидкістю приблизно в 3000 км/год (що вдвічі вище за швидкість звуку). Таким чином імітується сходження з орбіти супутника та його політ крізь земну атмосферу.
«Ми поміщаємо предмети в повітряний потік, щоб подивитися на те, як вони поводяться в умовах імітації вільного падіння, – говорить Віллемс. – Тривалість кожного експерименту становить усього 0,2 секунди, але цього часу достатньо для того, щоб зробити безліч знімків і необхідних вимірів».
Дані, отримані під час експериментів, будуть внесені в комп’ютерні моделі, завдяки яким можна буде точніше прогнозувати поведінку космічних апаратів при сході з орбіти.
«Обтікання одного компонента впливає на обтікання сусідніх, – пояснює він. – Залежно від того, падають вони на Землю поодинці або в зборі, змінюється і ступінь імовірності їхнього повного згоряння в атмосфері».
У космосі більшає сміття
На даний час навколо Землі обертається близько 500 тис. об’єктів орбітального сміття: від дрібних металевих фрагментів до цілих космічних апаратів розміром з автобус, таких як супутник Envisat Європейського космічного агентства, який раптово припинив роботу у квітні 2012 року.
«У цілому кількість фрагментів сміття, траєкторії яких ми відстежуємо, зростає», – говорить Х’ю Льюїс, старший викладач кафедри авіа- і ракетобудування в британському Саутгемптонському університеті.
При зростанні обсягів орбітального сміття буде рости й імовірність зіткнення з ним супутників або пілотованих космічних кораблів. Проблема орбітального сміття буде зберігати свою актуальність протягом довгого часу. Уже зараз із цієї причини орбіту Міжнародної космічної станції доводиться періодично коригувати.
«Фрагменти відпрацьованих апаратів сходять з орбіти із самого початку епохи освоєння космосу, – зазначає Льюїс. – Як правило, великий об’єкт входить в атмосферу раз у три-чотири дні, і ця проблема буде зберігати свою актуальність протягом довгого часу».
Хоча супутники в атмосфері і руйнуються під дією перевантажень і високих температур, деякі великі фрагменти падають на Землю цілими. «Наприклад, паливні баки, – говорить Льюїс. – У деяких космічних апаратів вони розміром з невеликий легковий автомобіль».
Більшість відпрацьованих супутників зводять з орбіти таким чином, щоб вони зруйнувалися в атмосфері над безлюдними районами океанів.
Хоча Віллемс і не кидає в аеродинамічну трубу легкові автомобілі, його завдання полягає в тому, щоб подивитися, як поводяться при руйнуванні великі предмети, і які із цих фрагментів теоретично можуть досягти земної поверхні.
Чому сміття не валиться на голови
У більшості випадків відпрацьовані супутники цілеспрямовано зводять з орбіти за рахунок залишків бортового палива. Імовірність того, що на вас впаде уламок супутника, вкрай мала: траєкторії сходу розраховуються таким чином, щоб супутники згоряли в атмосфері над безлюдними районами океанів. А ось незаплановані сходи з орбіти становлять набагато більшу небезпеку.
Одним з останніх таких випадків стало нерозраховане сходження з орбіти Верхньоатмосферного дослідного супутника (Upper Atmosphere Research Satellite, UARS) американського космічного агентства НАСА у 2011 році. Незважаючи на те, що 70% Землі вкрито океанами і великі ділянки суші досі залишаються малозаселеними, ймовірність того, що падіння UARS призведе до руйнувань на Землі, складала, за оцінками НАСА, 1 до 2500, зазначає Льюїс.
«Це дуже високий відсоток – ми починаємо турбуватися, коли можлива небезпека для населення становить 1 до 10 000, – говорить він. – Мова йде не про те, що уламок супутника впаде саме на вас, – імовірність цього дуже мала. Мається на увазі ймовірність того, що він впаде на когось у принципі».
Якщо врахувати, що кожен рік в автокатастрофах у всьому світі гине понад мільйон осіб, імовірність того, що фрагмент орбітального сміття заподіє значні руйнування на Землі, дуже незначна.
Проблема не зникне
Чим більше супутників буде виводитися на орбіту, тим більше їх буде з неї сходити. І все-таки цією небезпекою не нехтують, оскільки країна, яка запускає космічні апарати, відповідно до угод ООН, несе юридичну і фінансову відповідальність за будь-які збитки, завдані внаслідок такої діяльності. Із цієї причини космічні агентства прагнуть звести ризики, пов’язані з падінням об’єктів з орбіти, до мінімуму.
Вартість космічних запусків поступово знижується, а супутники стають усе більш мініатюрними, так що в найближчі десятиліття їхня кількість буде тільки зростати.
«Людство все активніше використовує космос, але проблема орбітального сміття при цьому погіршується, – говорить Льюїс. – Чим більше нових супутників виводиться на орбіту, тим більше їх буде з неї сходити».
Іншими словами, хоча ймовірність потрапити під уламок космічного корабля залишається мізерно малою, з неба падатиме все більше і більше супутників. Жоден об’єкт, виведений на навколоземну орбіту, не може залишатися на ній вічно.
За матеріалами: BBC
