Человечество всегда смотрело в небо и задавалось вопросом, что лежит за его пределами. Сегодня же мы строим огромные ракеты и готовимся покорять Марс и строить лунные базы. Но чем больше ракет и спутников запускают с Земли, тем выше вероятность, что скоро о покорении космоса придется забыть. Вокруг нашей планеты со скоростью до 30 тыс. км/ч вращается более 1 миллиарда космических обломков. И с каждым годом их становится больше. Выход в космос является дорогим и трудным испытанием, но если количество обломков на орбите Земли увеличится, космическая эра, какой мы ее знаем сейчас, может остановится на десятилетия или даже на столетия. Почему космический мусор может уничтожить космическую индустрию? Как можно решить это проблему? И сколько времени у нас осталось? Давайте разберемся в этих вопросах.
Запустить что-то в космос невероятно сложно. Для этого нужно двигаться очень, очень быстро. Сначала вверх, чтобы покинуть атмосферу. Затем, в сторону, чтобы начать своего рода кружение вокруг Земли. Если сделать всё правильно, можно выйти на низкую околоземную орбиту. И находясь на орбите, очень сложно куда-то выбраться с неё.
Если в космическом аппарате не осталось энергии, он окажется запертым здесь, медленно падая вокруг Земли. Это здорово для объектов, которые мы хотим оставить на орбите, например для космических станций и спутников. И поэтому мы переместили большую часть космической инфраструктуры человечества сюда. Всего на несколько сотен километров над поверхностью Земли.
Достаточно высоко, чтобы атмосфера была настолько разреженной, что объекты могут оставаться там веками, прежде чем сопротивление воздуха сможет замедлить их достаточно, чтобы вернуть на Землю. Но это также является источником нашей смертельной ловушки.
Ракеты, на самом деле, представляют собой металлические цилиндры, в которых хранится большое количество топлива. Когда часть топлива израсходована, пустые баллоны, или по другому ступени, сбрасываются, чтобы сделать ракету легче. Некоторые части падают на землю или сгорают в атмосфере.
Но большинство бесполезных частей ракеты попадают на орбиту и начинают вращаться вокруг планеты. После десятилетий космических путешествий низкая околоземная орбита превратилась в свалку отработанных ускорителей, разбитых спутников и миллионов осколков от ракетных испытаний и взрывов.
На данный момент известно об около 2 600 вышедших из строя спутников, о 10 000 объектов больше, чем монитор компьютера, о 20 000 обломков размером с яблоко, 500 000 объектах размером с камешек и по меньшей мере 100 миллионов настолько мелких деталей, что их невозможно отследить. Эти обломки движутся со скоростью до 30 000 км/ч вокруг Земли, пересекая чужие орбиты по несколько раз в день.
Орбитальные скорости настолько высоки, что столкновение с мусором размером с горошину подобно выстрелу из плазменной пушки. При столкновении, обломки испаряются, выделяя энергию, достаточную для того, чтобы пробить дыры в твердом металле.
Итак, мы заполнили пространство вокруг нашей планеты смертоносным мусором. Также мы разместили нашу глобальную инфраструктурную сеть, стоимостью в триллион долларов, прямо в этой зоне.
Эта сеть выполняет важную роль для современного мира: глобальная связь, навигация, сбор данных о погоде, отслеживание астероидов и всевозможные научные открытия. Это вещи, о которых мы бы очень сильно сожалели, если бы они внезапно исчезли.
Осколок размером с пулю может за секунду уничтожить любой спутник. Три-четыре спутника уже погибают таким образом каждый год. По прогнозам, в этом десятилетии количество спутников и нежелательных обломков на орбите увеличится в десять раз.
Мы приближаемся к переломному моменту. Но самое худшее в космосе — это не сами крошечные кусочки мусора, а непреодолимая цепная реакция, которая может превратить множество полезных вещей в мусор.
Например если два спутника сталкиваются, они не останавливаются и не падают с неба. Орбитальные скорости настолько велики, что твердые объекты буквально пролетают друг друга насквозь, распыляясь и превращая пару спутников в облака из тысяч обломков, всё еще достаточно быстрых, чтобы уничтожить другие спутники.
Это может спровоцировать самый медленный, но самый разрушительный вид эффекта домино — каскад столкновений. По мере уничтожения большего количества спутников, разрушение экспоненциально ускоряется.
Да в космосе очень просторно. Поэтому первые несколько столкновений могут занять много времени. Пока мы осознаем, что происходит, будет уже слишком поздно. За один год пострадает один спутник, и это не будет иметь большого значения. В следующем году — пять. Через год — 50. И так пока не останется ничего.
Ситуация на орбите быстро ухудшается, и мы, возможно, уже достигли точки невозврата. Космическое пространство вокруг Земли может стать непригодным для долгосрочных спутников или ракет в течение следующих десяти лет. А в худшем случае сценарий ужасает еще больше.
Космический мусор может собраться в огромные облака и создать смертельный барьер вокруг Земли. Возможно, слишком опасный, чтобы его преодолеть.
Мечты о лунных базах, марсианских колониях или о космических путешествиях вообще могут быть отброшены на столетия. А потеря нашей космической инфраструктуры отбросит некоторые технологии, на которые мы опираемся ежедневно, на уровень 1970-х годов. Но, возможно, еще не слишком поздно расчистить наш беспорядок.
В то время как космическая индустрия научилась оставлять в космосе меньше мусора, его объем всё еще быстро растет. Таким образом, было несколько странных, но при этом серьезных предложений о том, как быстро убрать как можно больше космического мусора, не создавая при этом его еще больше.
Некоторые из наиболее серьезно рассматриваемых включают в себя миссии захвата и возвращения мусора на Землю. Один из способов заключается в том, чтобы небольшим спутником встретить мусор на орбите и загрузить его в сеть. После погрузки небольшая ракета отправит все к Земле. Обломки, которые слишком большие для сети, могут быть захвачены гарпуном на тросе.
Есть много и других научно-фантастически предложений. Кто-то предлагает использовать гигантские электромагниты. Эти магнитные буксиры могут отталкивать магнитные компоненты внутри спутников, используемые обычно для стабилизации и ориентации в магнитном поле Земли. Это может быть безопаснее и надежнее, чем сети и гарпуны, потому что не нужно вступать в прямой контакт с мусором. Таким образом, нет риска случайно разбить свою цель на большее количество осколков.
Что касается мельчайших осколков, то можно использовать лазеры для их полного испарения. Спутникам с лазерами не нужно будет приближаться к цели. Они могут стрелять издалека.
Какую бы технологию мы не решили использовать, нам лучше начать что-то делать уже в ближайшее время. Прежде чем 100 миллионов пуль станут триллионами, заперев нас в ловушке на сотни лет. Если мы не будем действовать, наше приключение в космосе закончиться, даже не начавшись.
