Hur låg jordbana förvandlas till en sophög

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Människans skräpspår har länge sträckt sig bortom planeten, långt ut i rymden. Medan aktivister och politiker bestämmer vad de ska göra med hushållsavfallet på jorden, samlas massor av utrustning som har använts i omloppsbanor.

Låt oss ta reda på vad rymddumparna är gjorda av, var de finns och om "himmelskt" skräp kan falla på våra huvuden (spoiler: detta har redan hänt).

Vilken typ av skräp flyger i rymden

Rymdåldern började med uppskjutningen av den första konstgjorda satelliten 1957. Sedan dess har mänskligheten skjutit upp många raketer och satt nästan 11 000 satelliter i omloppsbana. De senaste åren har antalet rymduppdrag ökat dramatiskt. Nu utforskas jordens närhet inte bara av stater - privata företag och ideella organisationer har anslutit sig till verksamheten. Belastningen på banorna växer.

Hur antalet objekt i det nära jordens rymden förändrades

Men satelliter, precis som alla andra tekniker, går sönder och blir föråldrade. De ersätts av nya enheter, och de havererade enheterna tvingas leva ut sina liv i omloppsbana i form av metallskrot. I vår planets nära och avlägsna omgivningar har "dumpar" dykt upp.

Alla obrukbara tekniska föremål och deras fragment klassificeras som rymdskräp. Det mesta går åt till raketetapper, gamla satelliter och deras fragment. Trots de ständiga uppskjutningarna av nya enheter är fungerande satelliter i omloppsbanor mycket mindre än "avfall". Enligt uppskattningar från European Space Agency (ESA) finns det 128 miljoner små skräp i det nära jordens rymden, vars storlek inte överstiger en centimeter, 900 tusen fragment från 1 till 10 cm och 34 tusen - mer än 10 cm. Som jämförelse: det finns bara 3 fungerande satelliter, 9 thous.

Mest aktivt använder mänskligheten låg jordbana (200-2000 km över havet). Denna del av yttre rymden är den mest "tätbefolkade" och samtidigt den "smutsigaste". På en höjd av 650-1000 km ligger den första "dumpen" - här "bor" gamla fordon, skräp i olika storlekar och militärsatelliter med kärnkraftsanläggningar. Sådana höjder för lagring av potentiellt farliga föremål valdes inte av en slump: de kan vara där i cirka två tusen år. Den andra officiella "testplatsen" ligger på en höjd av cirka 36 tusen km - alla satelliter som har tjänat från den geostationära omloppsbanan skickas dit.

Rymdskräp "flyger" dock inte bara på platser som är speciellt avsedda för det. En kollision med skräp i rymden nära jorden kan hända var som helst, eftersom det är nästan omöjligt att förutsäga rörelsen av små partiklar. Men det är verkligen möjligt att undvika stora fragment – de flesta av dem bevakas av världens rymdorganisationer. Om företag som SpaceX, OneWeb och Amazon under de kommande åren distribuerar tusentals kommunikationssatelliter över jorden, kommer specialister att behöva övervaka rörelsen i omloppsbanor mycket mer noggrant för att undvika olyckor.

Som håller koll på skräpet i rymden

Enligt ESA spårar rymdobservationsnätverk regelbundet endast 28 000 särskilt stora skräp. US Space Surveillance Network är en av de främsta tjänsterna för analys av rymdskräpbanor. Experter för en katalog där föremål som är större än 5-10 centimeter från låg omloppsbana om jorden och skräp från 30 centimeter nära den geostationära förs in.

I USA finns det andra centra som samlar in och bearbetar data inte bara om "avfall", utan även om driftenheter. Deras geolokaliseringar publiceras offentligt på Space Track-resursen, och från Twitter från 18th Space Control Squadron kan du lära dig om förstörelsen av vissa fordon. Baserat på denna information skapades en onlinekarta Stuff in Space, som i realtid visar positionen för satelliter (röda prickar), raketkroppar (blå) och rymdskräp (grå). Kartan uppdateras varje dag och visar tydligt det nära "sambandet" mellan driftanordningar och "avfall".

Länderna i Europa, Ryssland och Kina observerar också rörelser på rymdspår med hjälp av teleskop eller geostationära radarer. Kollisioner i omloppsbana är sällsynta, tack vare tjänsterna som beräknar sannolikheten för krascher.

Var kommer rymdskräp ifrån?

Trots att kollisioner i rymden är sällsynta påverkar de allvarligt tillväxten av "himmelska soptippar". En av de allvarligaste rymdolyckorna inträffade 2009: den amerikanska kommunikationssatelliten Iridium och den inoperativa ryska militärapparaten "Kosmos-2251" kunde inte skingras. Deras "möte" gav upphov till ett stort moln av små skräp och mer än 1, 5 tusen stora fragment, som till denna dag finns kvar i rymden nära jorden.

Forskare kallar explosioner den främsta orsaken till bildandet av rymdskräp. Oftast uppstår de på grund av läckage eller uppvärmning av bränsle, som finns kvar i tankarna i redan förbrukade övre stadier, de sista stadierna av raketer och satelliter. Utrustning exploderar på grund av konstruktionsbrister eller påverkan av den hårda rymdmiljön. Till exempel, 2018 kraschade ryska och amerikanska övre etapper "Fregat" och "Centaur" i omloppsbana, 2012 var vår "Briz-M" utspridda i fragment. I mars 2021 exploderade en gammal amerikansk meteorologisk satellit, och för ett år sedan förvandlades ett skede av den sovjetiska Cyclone-3-raketen, som hade funnits i rymden nära jorden i 29 år, till 75 drivande fragment.

Tester av anti-satellitvapen lämnar ett stort spår av skräp. 2007 förstörde Kina sin egen Fengyun-1C med en medeldistansmissil på en höjd av 865 km. Bildade cirka 3, 5 tusen stora föremål och ett oräkneligt antal fragment upp till 5 centimeter. Under 2019 avfyrade Indien också en raket mot sin satellit - cirka 400 skräp utspridda i banor som sträcker sig från 200 till 1600 km.

ESA-specialister analyserade mer än 560 fall av förstörelse av enheter. Som de noterar finns det andra orsaker till bildandet av rymdskräp i omloppsbanor. Ofta är några av dess delar bortkopplade från apparaten, den förstörs på grund av brister i strukturen eller misslyckas när den interagerar med jordens atmosfär.

Orsaker till förstörelsen av rymdfarkoster

2020 analyserade specialister från RS Components vilka av rymdkrafterna som skräpade ner utrymmet starkare än andra. Det visade sig att den största delen av vraket som spåras idag tillhör Ryssland och OSS-länderna - 14 403 fragment. På andra plats är USA (8734), på tredje - Kina (4688).

Varför rymddumpar är farliga

Moderna satelliter är utrustade med skydd mot mikrometeoriter och rymdskräp, men "rustning" räddar inte alltid. Skräpet från explosionen fortsätter att röra sig med en initial hastighet. Eftersom det inte finns någon märkbar friktionskraft i rymden och den vanliga gravitationen inte verkar, saktar de praktiskt taget inte ner.

Deras hastighet kan nå 8-10 km/s, vilket är nästan sju gånger snabbare än en kula. Slagen från de långsammare fragmenten kan också vara dödliga. Bitar över 10 cm i storlek kan fullständigt förstöra flygplan. Kollisioner med fragment på mer än 1 cm stör driften av rymdfarkosten eller orsaka explosioner av inoperativa föremål. Millimeterpartiklar lämnar i de flesta fall sprickor och spån på höljena.

År 2016 lämnade ett litet skräp storleken på en dammfläck en 7 mm buckla på ISS fönsterglas. Kollisioner med eventuella fragment av skräp är farliga för rymdstationen, eftersom den rör sig i omloppsbana med en hastighet av mer än 7,6 km / s. ISS utför regelbundet undanmanövrar och korrigerar sin omloppsbana: antimeteoritpaneler kan inte skydda besättningen vid en kollision med stora skräp. Ibland tvingas kosmonauter att evakuera stationen och vänta ut ögonblicket för en farlig inflygning till rymdskräp i Soyuz-rymdfarkosten, för att snabbt lämna det "sjunkande skeppet" om det behövs.

De flesta av rymdfarkostens manövrar görs för att undvika "möten" med skräp. Dessa åtgärder är kostsamma. Experter ägnar timmar åt att beräkna risker och planera en ny bana. I ögonblicket för manövern förbrukas bränsle, som du måste ta med dig "i reserv", och enheterna "står på tomgång" - de överför inte de data som är nödvändiga för forskarna.

För dem på jorden utgör rymdskrot inget allvarligt hot. Små enheter lyckas brinna upp i atmosfären, medan stora förbrukade delar av raketer eller satelliter som regel sänks längs en given bana in i Stilla havet eller till obebodda territorier i Kazakstan. Endast en gång träffade konstgjorda rymdskräp en person. 1997 föll ett vrak av en amerikansk Delta II bärraket på Oklahoma-bo Lottie Williams. Flickan blev besviken när hon fick veta att det inte var en bit av en stjärna som föll på hennes axel, utan ett fragment av en bränsletank.

NASA:s vetenskapliga konsult Donald Kessler gjorde en obehaglig förutsägelse 1978. Därefter kallades det fenomen som beskrevs av honom "Kesslers syndrom". Enligt astrofysikern kommer koncentrationen av "avfall" i rymden en dag att öka så mycket att antalet olyckor kommer att börja växa okontrollerat. Skräp kommer att krascha in i flygplan, och de kommer att slitas i bitar och "attackera" andra föremål. Högar av metallskrot kommer att göra de nedre banorna oanvändbara, och ett sopbälte kommer att dyka upp runt jorden, som påminner om Saturnus ringar. Vissa experter tror att den kritiska koncentrationen av konstgjorda föremål i omloppsbana redan har uppnåtts.