11 марта 2021 года с Международной космической станции (МКС) была сброшена рекордная партия мусора – поддон с использованными аккумуляторами общей массой 2,9 т. По расчетам, он достигнет Земли через два-четыре года и затем сгорит в атмосфере. Однако астроном и писатель Фил Плейт опасается, что размеры и плотность поддона не позволят ему сгореть полностью. К несчастью, это лишь «верхушка айсберга». По данным Европейского космического агентства, на орбите Земли находятся 34 тысячи обломков размером не менее 10 см и 128 миллионов частиц меньшего размера!
Поддон с 48 никель-водородными батареями, сброшенный в марте 2021 года с МКС на высоте 430 км над поверхностью Земли, – самый массивный фрагмент мусора за всю историю освоения космического пространства.
Многие знают о проблемах на МКС, возникших вследствие утечки воздуха из российского промежуточного модуля «Звезда». Вместо проведения различных опытов и выполнения других непосредственных должностных обязанностей российские космонавты были вынуждены тратить время и силы на обнаружение мест утечек и их ликвидацию. Очень высока вероятность того, что данные утечки возникли из-за столкновения модуля с частицами космического мусора.
Схема Международной космической станции с указанием зон, наиболее подверженных риску поражения космическим мусором.
Дело в том, что все последние годы МКС регулярно маневрирует, уклоняясь от столкновения с космическим мусором (англ. Space Junk/Space Debris). Например, в январе 2012 года с помощью российского модуля «Звезда» был проведен маневр по уклонению от обломка американского спутника Iridium-33. А в сентябре 2020 года орбиту станции скорректировали, чтобы избежать столкновения с американским спутником BRICSat-2, отслужившим свой срок. Тогда же (в сентябре 2020 года) российский спутник связи «Экспресс-80» получил повреждения при столкновении с техногенными обломками. В общем, данная проблема известна специалистам уже очень давно, но, к сожалению, пока не имеет эффективного решения.
Более того, острота этой проблемы постоянно возрастает. Так, по состоянию на 2014 год, на орбите Земли насчитывалось около 2000 частных и государственных спутников. На тот момент количество фрагментов космического мусора размерами от 1 до 10 см оценивалось в 600 000 штук. По данным американской организации Space Surveillance Network, на октябрь 2019 года на околоземной орбите находились уже 2218 искусственных спутников планеты, а количество «мусоринок» размером 1-10 см достигло 900 000 штук. Двигаясь даже с первой космической скоростью (8 км/c), они наносят заметный ущерб солнечным панелям космических аппаратов и оптике телескопов.
График динамики количества техногенных фрагментов на орбите Земли. Видны резкие «всплески» в 2007 и 2009 году. (Соответственно – поражение китайской ракетой спутника «Феньюнь» и столкновение отслуживших свой срок спутников — Iridium-33 и «Космос-2251»).
Количество обломков резко возросло в 2007 году, когда КНР испытала противоспутниковое оружие, уничтожив на высоте 865 км собственный метеорологический спутник «Фэнъюнь-1C». В результате образовалось облако из 2317 фрагментов космического мусора размером от нескольких сантиметров и более. Часть из них в 2011 году пролетели на расстоянии менее 1 км от МКС. В результате этих испытаний на Китай стало приходиться до 40% всех техногенных фрагментов в околоземном пространстве.
Схема столкновения спутников связи в 2009 году: американского Iridium-33 и российского «Космос-2251».
Второе и третье места в этом не очень почетном рейтинге занимают соответственно США — 27,5% и Россия — 25,5%. В феврале 2009 года американский космический аппарат Iridium-33 (один из 72 спутников оператора спутниковой телефонной связи «Иридиум») столкнулся на орбите с российским военным спутником связи «Космос-2251», выведенным из эксплуатации еще в 1995 году. В результате столкновения, произошедшего над территорией России (над полуостровом Таймыр) на высоте 788,6 км, образовалось около 600 обломков.
Сквозное отверстие в радиаторной панели шаттла «Индевор», образовавшееся при столкновении с фрагментом космического мусора.
По данным Space Surveillance Network, сейчас на околоземной орбите находятся не менее 16,2 тысяч объектов, столкновение с которыми может привести даже не к повреждению, а к уничтожению космических аппаратов. К счастью, пока таких случаев не было, однако многие фантасты уже не раз изображали катастрофические последствия замусоривания околоземного пространства. Так, еще в 1964 году известный польский писатель Станислав Лем опубликовал юмористический рассказ «Спасем космос», где один из его постоянных героев, исследователь космоса Ийон Тихий, жаловался на последствия космической экспансии: «От туч мусора распухают пятна на солнцах… на каждом шагу оставляя после себя в просторах галактик скорлупу, огрызки, бумажки, мы губим Вселенную, превращая ее в огромную свалку. Давно уж пора опомниться и потребовать строгого соблюдения природоохранного законодательства».
Кадры из американского фильма «Гравитация (2013).
Широкую популярность также приобрел вышедший в мировой прокат в 2013 году американский фильм-катастрофа «Гравитация» с Сандрой Буллок и Джорджем Клуни в главных ролях. Эта зрелищная космическая киносага Альфонсо Куарона сравнима по количеству и масштабности компьютерных спецэффектов с легендарным «Аватаром» и рассказывает жуткую, но вполне реалистичную историю. Во время работы пары американских астронавтов в открытом космосе по ремонту телескопа «Хаббл» их космический челнок сталкивается с фрагментами подорванного российского спутника. Они оказываются единственными выжившими из всей команды, после чего пытаются спасти свои жизни.
Визуализация обломков, возникших после столкновения спутников Iridium-33 и «Космос-2251».
Пока в реальности столь драматичных событий не происходило, однако ситуация с космическим мусором становится очень серьезной уже сейчас. Эксперт NASA Дональд Кесслер, занимающийся проблемой космического мусора еще с 1978 года, спрогнозировал ситуацию, при которой столкновение двух крупных объектов приведет к появлению массы новых осколков. Сталкиваясь с прочим орбитальным мусором, они спровоцируют цепную реакцию: лавинообразно возникающие осколки могут на много лет сделать околоземное пространство непригодным для полетов. Согласно моделям NASA, «эффект Кесслера» потенциально может реализоваться еще с 2007 года. И даже если человечество прекратит космические запуски, количество мусора на орбите все равно будет увеличиваться – из-за столкновений между уже запущенными аппаратами. И лишь обломки на низких околоземных орбитах (высотой менее 400 км) постепенно сгорят в атмосфере.
По сюжету манги и аниме-сериала «Странники», только после аварии на пассажирском лайнере в 2068 году человечество обратило пристальное внимание на проблему космического мусора.
Выход может быть только один — убрать за собой. Такая «уборка» была показана еще в романе известного фантаста Артура Кларка «Фонтаны рая» (опубликован в 1979 году). По его сюжету, для строительства космического лифта человечеству потребовалось очистить орбиту Земли с помощью лазеров. Более реалистично будни космических мусорщиков показаны в манге «Странники» (в оригинале — Planetes) Макото Юкимуры (1999-2004) и снятому по ней аниме-сериалу (2004-2004). Эта история о компании сборщиков космического мусора на околоземной орбите разворачивается в 2075 году.
Один из персонажей «Странников» — космический мусорщик будущего Юрий Михалков.
По сюжету, все организации, работающие в космическом пространстве, обязаны содержать Отдел расчистки космического мусора. Обычно это наиболее убыточное, наименее технически оснащенное и самое низкооплачиваемое подразделение. Интересно, что среди героев «Странников» есть русский — первый помощник капитана космического сборщика «Тойбокс» по имени Юрий Михалков (Yuri Mihairokoh). Его жена погибла во время катастрофы суборбитального пассажирского челнока, произошедшей из-за столкновения с мелким космическим мусором — небольшим винтом. После этого Юрий оставил свою прежнюю работу и стал сборщиком космического мусора, в надежде найти компас, принадлежавший погибшей жене.
Схема выбора трасс пусков и районов падения отделяющихся частей ракет-носителей для снижения воздействия ракетно-космической техники на окружающую среду (ЦНИИМаш).
В реальной жизни проблема засорения околоземного пространства получила официальный статус на международном уровне после доклада «Воздействие космической деятельности на окружающую среду», представленного 10 декабря 1993 года Генеральным секретарем ООН. Однако экономически приемлемых методов очистки космического пространства от техногенного мусора не найдено до сих пор. Основное внимание в ближайшем будущем будет уделяться мерам контроля, исключающим образование нового мусора.
Сеть для сбора космического мусора. Кадр из документального фильма «Космический мусор» (2012).
В более отдаленном будущем возможно создание и применение спутников, уничтожающих техногенные обломки лучом лазера или меняющих их орбиту ионными пучками. Предполагается, что при этом мусор будет сгорать в атмосфере Земли либо уводиться на более высокую орбиту. Например, такова схема действия проектируемого в России космического аппарата «Ликвидатор», который разрабатывает ЦНИИМаш (при участии «Информационные спутниковые системы» им. М.Ф. Решетнёва). В Федеральную космическую программу России на 2016-2025 годы включено создание «Ликвидатора» к 2025 году. По ГОСТу, разработанному в ЦНИИМаш, срок эксплуатации каждого такого аппарата составит 10 лет, в течение которых он сможет увести с геостационарной орбиты на так называемую орбиту захоронения до 200 объектов.
Один из вариантов космического уборщика ClearSpace.
Еще один интересный проект реализуется по инициативе Европейского космического агентства, которое заплатит 86 миллионов евро частной компании ClearSpace за создание спутника-уборщика одноразового применения. Соответствующий контракт был подписан в ноябре 2020 года, начало его реализации запланировано на 2025 год. Аппарат Clearspace-1 сможет выявлять космический мусор, используя датчики и камеры с высоким разрешением. После обнаружения обломков он сблизится с ними и захватит, применив четыре манипулятора, а затем вместе с космическим мусором сгорит в атмосфере Земли. Первой целью уборщика станет адаптер для полезной нагрузки Vespa, оставшийся от ракеты-носителя Vega, запущенной в 2013 году. Конечно, пока уборка космического мусора получается весьма «дорогостоящим удовольствием», однако это лучше, чем ставшие реальностью мрачные предсказания фантастов.
