В настоящее время космонавтам остаётся только надеяться, что мусорный "снаряд" не выведет из строя жизненно важные системы корабля и не убьёт экипаж. Однако очевидно, что с выходом в космос коммерческих пилотируемых кораблей и предполагаемого увеличения "заселённости" околоземного пространства, одной надежды мало.
Серьезную опасность представляют не только крупные, но и микроскопические частицы мусора. Однажды стекло кабины шаттла было серьезно повреждено кусочком краски размером менее 0,3 мм! Нельзя не учитывать, что на космических скоростях даже такие, вроде бы пренебрежительно малые, частицы становятся настоящими пулями, способными убить космонавта в скафандре или вывести из строя внешнее оборудование космического корабля. К слову, во время осмотра астронавтами солнечных панелей телескопа Хаббл, были найдены тысячи следов ударов микрометеоритов. О количестве мелкого мусора на околоземной орбите красноречиво говорит тот факт, что стекла шаттлов в течение службы телескопа меняли около 80 раз.
Орбитальный техногенный мусор в составе спутников связи, ступеней ракет, даже старые космические станции и мелкие обломки ЛА и вспомогательных механизмов опасны не только на орбитах, но и на пути запускаемых на орбиту ракет. Из-за этого растёт риск космических аварий. Чем больше спутников мы запускаем, тем больше будет орбитальная свалка, причём количество мусора достигло опасного уровня, при котором обломки спутников будут сталкиваться между собой и создавать крайне неприятную ситуацию для выхода в космос. Кроме того, в последнее время участились столкновения зондов с пролетающими самолетами, что порождает множество техногенного мусора.
Орбитальный мусор представляет опасность не только объектам освоения ОКП, но и землянам. Были случаи, когда несгоревший орбитальный мусор ранил и людей. Например, по сообщениям средств массовой информации в 1997 году обломок 2-й ступени ракеты-носителя Delta ранил женщину в плечо.
Количество мусора в околоземном космическом пространстве постоянно увеличивается и в перспективе угрожает самой возможности освоения Космоса человеком. Пока что надёжных работающих технологий избавления от него нет; появятся ли они в будущем — покажет время.
5. Орбитальный космический мусор
С необъятных просторов галактики и солнечной системы ежесекундно прилетают в околоземное пространство природные объекты в виде астероидов, метеороидов (метеорных тел) и космической пыли. Часть этих небесных тел захватывается силами тяготения планеты и остаются на орбитах в ОКП, сгорают в плотных слоях атмосфер или выпадают на поверхность Земли. Эти объекты могут рассматриваться как экскреты космического мусора. Другие небесные тела — в основном массивные и высокоскоростные — пролётом покидают ОКП, чтобы возможно больше никогда не встретиться с нашей планетой.
Индустриальное освоение околоземного космического пространства породило проблему его засорённости объектами и отходами космической деятельности. На фоне антропогенных мусорных экскретов в ОКП новое звучание получили естественные экскреты — космический мусор — природные тела, прилетающие с просторов ближнего и Большого Космоса. На околоземных орбитах стало тесно.
Мусор космический включает в себя объекты внеземного происхождения, появляющиеся в околоземном пространстве Земли под действием гравитации планеты, захламляющие ОКП, нарушающие работу ракетно-космической техники и жизнь биогеоценозов. Под это определение подпадают не только природные объекты в ОКП типа космической пыли, метеорных тел, болидов и комет, но и потерпевшие бедствие летательные аппараты инопланетян.
В настоящее время Службами контроля Космического пространства США и России в каталоги занесено около 33500 орбитальных объектов размером более 10 см., заметная часть которых — космический мусор. Количество подобных объектов с размерами менее 10 см оценивается в несколько сотен тысяч (-600000). Ежегодный прирост составляет 600–700 фрагментов. На орбитах запуска КА находится более 13400 крупных объектов, их которых только 6 % — действующие космические аппараты. Остальное — выработавшие свой энергетический ресурс и «умершие» аппараты и крупные фрагменты различного происхождения, так называемые орбитальные отходы, орбитальный мусор и космический мусор.
Разделить эти объекты с поверхности Земли довольно сложно, фактически образовавшаяся группировка орбитальных экскретов должна восприниматься как составная часть окружающей среды.
Дополняют этот фон кометы, астероиды, метеороиды и метеорные потоки, межпланетная пыль. Существенными факторами возможной опасности для орбитальных ЛА являются пролетающие к поверхности Земли метеориты и микрометеориты, возможные столкновения КА с более крупными телами — астероидами и кометами.
В Солнечной системе, наряду с планетами и их спутниками, существует огромное количество каменных, железных и ледяных объектов, движущихся на огромных скоростях по хаотичным и постоянно изменяющимся орбитам. Фрагменты этого космического мусора раз за разом пересекают орбиты внутренних планет, особенно Марса и системы Земля-Луна. Земля, движущаяся по орбите вокруг Солнца с постоянной скоростью около 110 000 км/час, регулярно проходит сквозь потоки этого мусора. Большая его часть состоит из крошечных метеороидов, сгорающих в атмосфере (так называемые «падающие звезды»). Более крупные объекты взрываются в атмосфере, часть долетает до Земли. За свою долгую историю Земля неоднократно сталкивалась с космическими объектами — фактически с космическим мусором. Защитная роль атмосферы планеты состоит в предохранении её поверхности от выпадения сравнительно мелких тел — (размером от 1 м до 10 м), они сгорают в атмосфере. Но всё же значительное количество метеоритного вещества (десятки килотонн) ежегодно выпадает на Землю.
Рис. 5.1. Астероиды главного пояса Матильда Гаспра и Ида, изображённые в одном масштабе
Глобальная проблема космического мусора — так называемая астероидно-кометная опасность существовала всегда, но лишь в последние 2–3 десятилетия развития возможностей техники наблюдений была осознана как реальная опасность. Её сущность в потенциальной возможности этих объектов погубить жизнь на Земле.
Дело в том, что свыше 95 % всех известных астероидов находится в Главном поясе астероидов — между орбитами Марса и Юпитера [29]. Несколько астероидных роев вращается между орбитами Марса и Венеры, пересекая орбиту Земли. Существуют крупные астероидные объекты, постоянно находящиеся за орбитой Юпитера и других внешних планет и имеющие эллиптические орбиты и попадающие в сферу внутренних планет при приближении к перигелию. Орбиты астероидов Главного пояса в основном стабильны. Их общее число превосходит 400 тысяч: от гигантов диаметром 200 км до объектов размером 1 км и меньше. Ближе к Земле появляются рои «околоземных» астероидов — семейства астероидов типа Амура, Аполлона и Атона.
Каталогизация астероидов привела к огромному числу открываемых ежегодно таких объектов вообще и астероидов, сближающихся с орбитой Земли или пересекающих её (АСЗ) в частности, а среди них и потенциально опасных (ПО) для Земли.
В течение десятилетия 1998–2007 NASA (США) осуществляла проект «Spaceguard», задачей которого было обнаружение и каталогизация ~90 % всех астероидов с диаметром выше 1 км. Речь шла об астероидах Главного пояса, чьи орбиты не проходят вблизи орбиты Земли. В ходе выполнения этого проекта было обнаружено свыше 730 АСЗ километровых размеров, а попутно найдено свыше 5000 тел меньшего размера. Логическим продолжением проекта «Spaceguard» является следующий проект, в задачи которого входит открытие тех АСЗ, размеры которых менее 1 км (т. е. 150 м ч-1 км). По предварительным оценкам, таких объектов может оказаться порядка 120 000. Характерные конфигурации малых тел Солнечной системы, появляющихся в ОКП, показаны на рис. 2.3.8.
Размеры известных астероидов, пересекающих орбиту Земли, варьируются в пределах от 6 м до 40 км. Одно из последних падений XX века — январь 2000 г. в районе озера Тагиш в Канаде. Метеорит, являвшийся по предположениям осколком астероида типа D (немногочисленное семейство красно-чёрных астероидов с весьма низким альбедо), имел диаметр около 6 метров, массу порядка 2'108кг [30].
В минувшем столетии несколько астероидов прошли совсем близко от Земли, в том числе даже на расстоянии 0,007 а.е., что составляет чуть более 1 млн. км. Последним астероидом XX столетия, пролетевшим вблизи Земли, был объект 2000YA (он пролетел 24 декабря 2000 г. со скоростью 30 км/с на расстоянии 800 тыс. км от Земли) [31].
В XXI веке уже наблюдались пролёты нескольких астероидов между Землёй и Луной.
Важность наблюдения и контроля за астероидами любых типов состоит в непредсказуемости точных траекторий их движения в солнечной системе из-за гравитационных влияний планет и достаточно крупных объектов. Неопасные или потенциально опасные астероиды сегодня могут стать угрожающими завтра.
