Космос переполнен спутниками и космическим мусором, избежать столкновений становится все сложнее

На этой неделе в интернете появилась информация, что австралийский спутник и предполагаемый китайский военный спутник едва не столкнулись. Между тем, ранее в этом месяце правительство США выписало первый в истории штраф за космический мусор. Федеральная комиссия по связи наложила штраф в размере 150 000 долларов США на DISH Network, публичную компанию, предоставляющую услуги спутникового телевидения. Это стало неожиданностью для многих в космической отрасли, поскольку штраф не касался какого-либо недавнего мусора – он был выписан за спутник связи, находившийся в космосе более 21 года. Это был EchoStar-7, который не смог соответствовать требованиям к орбите, изложенным в ранее согласованном плане по борьбе с мусором. Штраф за EchoStar-7, возможно, станет первым в США, но, вероятно, не последним. Мы вступаем в беспрецедентную эпоху использования космоса и можем ожидать, что к концу десятилетия количество активных спутников в космосе увеличится на 700%.

Поскольку наше локальное пространство становится все более перенаселенным, наблюдение за десятками тысяч спутников и кусками космического мусора становится с каждым днем только более важным. Люди запускают спутники в космос с 1957 года и за последние 66 лет научились делать это довольно хорошо. В настоящее время на различных орбитах вокруг Земли находится более 8700 активных спутников. Спутники, как правило, находятся на трех основных орбитах, и понимание их является ключом к пониманию сложной природы космического мусора.

 Типы орбит вокруг Земли, классифицированные по высоте (не в масштабе).

Наиболее распространенной орбитой спутников является низкая околоземная орбита, на которой насчитывается не менее 5900 активных спутников. Объекты на низкой околоземной орбите обычно располагаются на высоте до 1000 км над поверхностью Земли и постоянно находятся в движении. Международная космическая станция является примером объекта на низкой околоземной орбите, совершающего оборот вокруг Земли 16 раз в день.

Выше находится средняя околоземная орбита, где спутники находятся на высоте от 10 000 до 20 000 км над Землей. Это не особенно оживленное место, но здесь находятся одни из самых важных когда-либо запущенных спутников – они обеспечивают нас системой глобального позиционирования или GPS.

Наконец, у нас есть очень высотные спутники на геостационарной орбите. На этой орбите спутники находятся на высоте более 35 000 км над Землей, на орбитах, соответствующих скорости вращения Земли. Одним из особых типов этой орбиты является геостационарная околоземная орбита. Он расположен в той же плоскости, что и экватор Земли, поэтому спутники кажутся неподвижными с Земли.

Визуализация статистики Управления космического мусора Европейского космического агентства по космическому мусору на орбите Земли (по состоянию на 8 января 2021 г.).

Как вы можете заметить, окрестности Земли кипят от спутниковой активности. Ситуация становится еще более хаотичной, если принять во внимание космический мусор, определяемый как вышедший из употребления искусственный мусор на орбите вокруг Земли. Космический мусор может варьироваться от целых спутников, которые больше не используются и не работают, до кусков космических кораблей и ракет-носителей шириной в миллиметр, оставленных на орбите. По последним оценкам, существует более 130 миллионов фрагментов космического мусора, и только 35 000 из них достаточно велики (более 10 см), чтобы их можно было регулярно отслеживать с земли.

Именно здесь на помощь приходит осведомленность о космической сфере. Это область обнаружения, отслеживания и мониторинга объектов на орбите Земли, включая активные спутники и космический мусор. Во многом мы делаем это с помощью наземного слежения либо с помощью радара, либо с помощью оптических систем, таких как телескопы. Хотя радар может легко отслеживать объекты на низкой околоземной орбите, выше нам нужны оптические датчики. Объекты на средней околоземной орбите и геостационарной орбите можно отслеживать по солнечному свету, отраженному в сторону Земли. Для надежного и непрерывного информирования о космической сфере нам нужны многочисленные датчики, способствующие этому по всему миру.

Ниже вы можете увидеть, как могут выглядеть высотные спутники для телескопов на Земле, которые кажутся неподвижными по мере движения звезд.

Отслеживание двух спутников Optus на расстоянии 16 км друг от друга с помощью 0,7-метрового космического телескопа EOS в Лирмонте, Западная Австралия.

EchoStar-7 был лишь одним из примеров судьбы списанного космического корабля – Федеральная комиссия по связи посылает строгое предупреждение всем остальным компаниям, чтобы они обеспечили выполнение своих планов по уменьшению количества мусора. Неактивные объекты на орбите могут представлять опасность столкновения друг с другом, что приведет к быстрому увеличению космического мусора. Если мы хотим использовать космическое пространство Земли как можно дольше, нам необходимо обеспечить его безопасность для всех.