Опасное сближение спутников
Орбита Земли может оказаться гораздо более уязвимой к загрязнению космическим мусором, чем считалось ранее. К такому выводу пришел специалист из Бирмингемского университета Хью Льюис (Hugh G. Lewis), разработавший модель, которая позволяет оценить влияние на околоземное пространство целых спутниковых группировок, а не отдельных аппаратов. Работа опубликована на портале препринтов arXiv.
Не отдельные спутники, а целые флоты
С начала космической эры и до конца прошлого столетия на орбиту было выведено около 30 тысяч спутников. В XXI веке дела пошли «веселее», счет пошел на тысячи новых аппаратов в год. Однако за последние пять лет темпы запусков резко выросли благодаря коммерческим проектам глобального спутникового интернета и других сервисов.
Так некогда представляли космос будущего. Два аппарата, не боясь столкновения, «гуськом» приближаются к орбитальной станции. На самом деле большинство космических аппаратов на низкой околоземной орбите находятся в неуправляемом состоянии ввиду истечения срока службы и сходят с орбиты сами по себе.По данным, использованным автором исследования, регуляторы уже получили заявки на запуск более миллиона новых аппаратов. Если все проекты будут реализованы, общее число спутников в различных группировках приблизится к 1,7 млн.
Главная опасность заключается в столкновениях. При ударе спутники способны распадаться на тысячи фрагментов, каждый из которых может стать причиной новых аварий. Такой процесс напоминает цепную реакцию, когда количество обломков начинает расти само по себе.
Критическая масса на орбите уже близко
Для анализа Льюис создал математическую модель, учитывающую частоту пересечения орбит спутников и обломков, эффективность систем уклонения от столкновений и скорость схода аппаратов с орбиты после завершения их службы. Исследователь изучил 16 спутниковых группировок — как уже действующих, так и находящихся на стадии проектирования.
Результаты оказались тревожными. Шесть группировок превысили критический порог, после которого образование мусора становится неуправляемым. Среди них оказались крупные проекты из США и Китая. Еще три системы попали в зону нестабильности, где количество обломков продолжает расти, хотя процесс пока не приобретает лавинообразный характер.
Примечательно, что риск связан не только с гигантскими мегапроектами. В одном случае нестабильность возникла у группировки из нескольких сотен спутников из-за особенностей распределения орбит. В другом — небольшие аппараты оказались особенно уязвимыми, поскольку их размеры не позволяли установить полноценные двигатели для маневрирования и предотвращения столкновений.
Моделирование риска столкновений в зависимости от стереометрии орбит участников спутниковых группировок. Подробно — в первоисточнике.Решение может оказаться проще, чем кажется
По расчетам автора, избежать многих проблем помогут сравнительно небольшие изменения конструкции и правил эксплуатации. Среди возможных мер — увеличение аэродинамического сопротивления спутников для более быстрого схода с орбиты после завершения миссии, а также увеличение срока службы аппаратов, что позволит сократить количество запусков спутников-замен. Льюис также предлагает использовать разработанную методику для предварительной оценки новых проектов еще до их вывода на орбиту.
Многие из этих проблем можно предотвратить благодаря относительно небольшим изменениям конструкции спутников и подходов к их эксплуатации.Хью Льюис
Интересные факты по теме
В 1978 году ученый Дональд Кесслер впервые описал сценарий, при котором столкновения на орбите вызывают каскадное образование обломков. Сегодня этот процесс известен как синдром Кесслера.
По данным международных систем слежения, вокруг Земли уже находятся 36,5 тысячи неуправляемых объектов размером более 10 см и миллионы (или даже десятки миллионов) более мелких фрагментов.
В 2009 году произошло первое крупное случайное столкновение двух спутников — российского военного аппарата «Космос-2251» и американского спутника связи Iridium 33, что привело к появлению 600 крупных и тысяч мелких обломков.
Схема столкновения спутников Космос 2251 и Iridium 33 10 февраля 2009 года над полуостровом Таймыр, над точкой 72,5° с. ш., 97,9° в. д. на высоте 788,6 километра.О новой методике контроля так называемого цислунного пространства (зона между низкой околоземной орбитой и орбитой Луны) мы рассказали здесь.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
