Проблема космического мусора

Как часто Международной космической станции приходится уворачиваться от космического мусора?

Астронавтам приходится иметь дело с растущим количеством космического мусора на орбите, но на Международной космической станции существуют процедуры на случай неприятностей.

Время от времени на пути Международной космической станции встает космический мусор.

Международная космическая станция (МКС) находится на орбите с 1998 года, и космический мусор десятки раз заставлял ее совершать маневры уклонения. Согласно отчету НАСА от декабря 2022 года (откроется в новой вкладке), с 1999 года МКС 32 раза корректировала курс, чтобы избежать спутников и отслеживаемого космического мусора.

Удары микрометеороидов или космического мусора были зафиксированы на российских кораблях "Прогресс" и "Союз" и космических роботах, таких как Canadarm2, а также на обращенном к Земле куполообразном иллюминаторе. Но проблема космического мусора растет все быстрее, поскольку в космос запускается все больше спутников, что увеличивает риск столкновения с МКС или друг с другом. Известные случаи столкновения с космическим мусором заставляли МКС избегать маневров, требовали от астронавтов укрытия и даже отменяли выходы в открытый космос.

Читайте далее, чтобы узнать, когда МКС приходилось уворачиваться от мусора, как космическая станция уходит с пути и что происходит, если НАСА и партнеры космической станции не могут вовремя выполнить маневр уклонения.

Орбита МКС, находящаяся на высоте около 250 миль (400 км) над Землей, как никогда переполнена космическим мусором. Отчасти это связано с увеличением количества спутников, а отчасти - с космическим мусором.

Согласно давним инструкциям НАСА, МКС должна совершать маневр, если какой-либо спутник приближается к области пространства в форме "коробки для пиццы", окружающей орбиту станции. По словам официальных лиц агентства, размеры этой области составляют примерно 2,5 на 30 на 30 миль (4 на 50 на 50 километров), в центре которой находится МКС (откроется в новой вкладке). (Диаметр отслеживаемых фрагментов в этой орбитальной плоскости составляет примерно 2 дюйма (5 сантиметров), но даже частицы краски могут вызвать проблемы, учитывая высокие скорости движения объектов на орбите).

"Когда прогнозы показывают, что какой-либо отслеживаемый объект пройдет достаточно близко для беспокойства, а качество данных слежения считается достаточно точным, центры управления полетами в Хьюстоне и Москве работают вместе, чтобы разработать разумный курс действий", - написали представители агентства в мае 2021 года (открывается в новой вкладке) о процедурах уклонения от МКС.

НАСКОЛЬКО СЕРЬЕЗНА ПРОБЛЕМА КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА?

По состоянию на май 2022 года Союз обеспокоенных ученых отследил 5 465 активных спутников, что на 12% больше, чем за шесть месяцев до этого (декабрь 2021 года), когда было зарегистрировано 4 852 спутника. (Они основывают свою информацию на часто обновляемых статистических данных Управления ООН по вопросам космического пространства).

Количество действующих спутников, находящихся в настоящее время на орбите, "поражает воображение", написал Стивен Янг, представитель профсоюза в Вашингтоне, округ Колумбия, в марте 2022 года. "Количество запущенных в этом году

Подавляющее большинство новых спутников поступает от компании SpaceX, которая намерена в ближайшем будущем вывести на низкую околоземную орбиту не менее 12 000 действующих широкополосных спутников Starlink и подала заявку на получение разрешения еще на 30 000 спутников. SpaceX заявила, что у нее есть процедуры, позволяющие убрать спутники Starlink с пути, ведущего к неприятностям.

"Для обеспечения безопасных космических операций в масштабируемом режиме SpaceX разработала и оснастила каждый спутник SpaceX бортовой автономной системой предотвращения столкновений, которая позволяет ему маневрировать, чтобы избежать потенциальных столкновений с другими объектами", - написали представители компании в обновлении от февраля 2022 года (открывается в новой вкладке). Цифры Starlink, тем не менее, многочисленны.

По состоянию на март 2023 года SpaceX запустила на орбиту около 4 000 спутников с момента запуска первой группы Starlink в 2019 году, согласно таблице (откроется в новой вкладке), которую ведет специалист по отслеживанию космических объектов Джонатан Макдауэлл из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики. В рецензируемой статье (откроется в новой вкладке), опубликованной в апреле 2020 года, Макдауэлл добавляет, что в последние годы на низкой околоземной орбите наблюдается "резкое увеличение популяции" спутников почти исключительно благодаря Starlink. Орбиты Starlink варьируются, но некоторые из них имеют высоту от 211 до 217 миль (340-350 км), как показано в его работе, что близко к высоте МКС.

"Это будет похоже на межштатное шоссе в час пик в снежную бурю, когда все едут слишком быстро", - сказал Макдауэлл в интервью Space.com в феврале 2023 года, когда его спросили, какой будет ситуация на орбите, если Starlink вместе с другими созвездиями OneWeb и Amazon Kuiper будут построены в полном объеме. "За исключением того, что есть несколько межштатных шоссе, пересекающихся друг с другом без светофоров".

В августе 2021 года Хью Льюис, руководитель исследовательской группы по астронавтике в Саутгемптонском университете и ведущий европейский эксперт по космическому мусору, сообщил Space.com, что спутники Starlink представляют собой единственный основной источник риска столкновений на низкой околоземной орбите. Льюис основывает свою работу на базе данных Socrates (открывается в новой вкладке) (Satellite Orbital Conjunction Reports Assessing Threatening Encounters in Space), предоставленной компанией CelesTrak. База данных публикует информацию об орбитах спутников и моделирует их траектории для оценки столкновений.

"Я изучил данные, начиная с мая 2019 года, когда впервые был запущен Starlink, чтобы понять бремя этих мегаконстелляций", - сказал Льюис в интервью Space.com в 2019 году. "С тех пор количество столкновений, зафиксированных базой данных Socrates, более чем удвоилось, и сейчас мы находимся в ситуации, когда на Starlink приходится половина всех столкновений".

Кроме того, на низкой околоземной орбите находятся несметные тысячи фрагментов космического мусора, образовавшегося в результате более чем 65-летних запусков спутников и космических аппаратов. Некоторые из них являются погибшими спутниками, другие - фрагментами от столкновений, третьи - случайными обломками, образовавшимися в результате космической деятельности, например, при отделении ступеней.

По данным SpaceTrack.org (откроется в новой вкладке), Командование воздушно-космической обороны Северной Америки (NORAD) отслеживает более 47 000 космических объектов по состоянию на март 2023 года. Еще больше объектов слишком малы для отслеживания с помощью нынешних технологий. Любые "мертвые" части не могут изменить свои орбиты, и пока нет твердого плана по очистке всего этого, любое приближение к МКС не оставляет контролерам иного выбора, кроме как убраться с дороги.