Когда в ноябре кусок космического мусора направился к Международной космической станции, семеро астронавтов, находившихся на борту, напряглись. Российский космический аппарат, прикрепленный к МКС, включил свои двигатели на пять минут, слегка изменив траекторию ее полета и убрав лабораторию размером с футбольное поле в безопасное место. По данным НАСА, если бы космическая станция не изменила курс, обломки могли пролететь в пределах 4 километров от ее орбитальной траектории.

Столкновение обломков с космической станцией могло привести к катастрофе — разгерметизации сегментов станции и вынужденному возвращению астронавтов домой. Но что еще более тревожно: потенциальный удар был не таким уж редким явлением. МКС приходилось совершать подобные маневры десятки раз с тех пор, как она была впервые задействована в ноябре 2000 года, и риск столкновений растет с каждым годом по мере увеличения числа объектов на околоземной орбите.

Уже много лет эксперты по космическому транспорту бьют тревогу по поводу растущей загруженности космоса. Более ранние столкновения, взрывы и испытания оружия привели к появлению десятков тысяч обломков, которые эксперты отслеживают, и, возможно, еще миллионов, которые невозможно увидеть с помощью современных технологий.

И хотя риски для астронавтов могут вызывать серьезную озабоченность, мусор на орбите также представляет опасность для спутников и космических технологий, которые используются в нашей повседневной жизни, включая инструменты GPS, а также некоторые широкополосные, высокоскоростные интернет-сервисы и телевизионные сервисы.

«Количество объектов в космосе, которые мы запустили за последние четыре года, увеличилось в геометрической прогрессии. Мы приближаемся к ситуации, которой всегда боялись», — сказал CNN доктор Вишну Редди, профессор планетологии Аризонского университета в Тусоне.

Событие, о котором говорит Редди, — это гипотетический феномен «синдромом Кесслера».

Названный в честь американского астрофизика Дональда Кесслера и основанный на его научной работе 1978 года, синдром Кесслера — в том виде, в каком этот термин используется сегодня — имеет нечеткое определение. Но в общих чертах он описывает сценарий, когда мусор в космосе запускает цепную реакцию: один взрыв выбрасывает столб осколков, те врезаются в другие космические объекты, создавая еще больше обломков. Каскадный эффект может продолжаться до тех пор, пока орбита Земли не будет настолько забита мусором, что спутники станут неработоспособными, а исследования космоса придется полностью прекратить.

Исследователи расходятся во мнениях относительно текущего уровня риска и того, когда именно заторы в космосе могут достичь точки невозврата. Но в одном пункте все согласны: движение в космосе — это серьезная проблема, которую необходимо срочно решать.

Как часто объекты сталкиваются в космосе?

По данным Европейского космического агентства, с момента зарождения космических полетов в 1957 году произошло более 650 «разрушений, взрывов, столкновений или аномальных явлений, приводящих к фрагментации».

Эти инциденты включали в себя случайные столкновения спутников друг с другом, неожиданные взрывы частей ракет и космических аппаратов, а также испытания оружия в таких странах, как США, Россия, Индия и Китай, в результате которых осколки разлетались на орбите на разных высотах.

Например, Россия запустила ракету по одному из своих собственных спутников в рамках испытания оружия в 2021 году, в результате чего образовалось более 1500 отслеживаемых обломков.

Последнее крупное случайное столкновение двух космических объектов произошло в феврале 2009 года, когда вышедший из строя российский военный спутник «Космос-2251» врезался в Iridium 33, активный спутник связи, которым управляет американская телекоммуникационная компания Iridium. Это событие привело к образованию массивного облака из почти 2000 осколков диаметром около 10 сантиметров и тысяч еще более мелких осколков.

Подобные события меньшего масштаба также распространены: метеорологический спутник ВВС США, например, развалился на части на орбите 19 декабря, образовав по меньшей мере 50 новых обломков, сообщила в понедельник компания LeoLabs, которая отслеживает объекты в космосе. Это было лишь последнее из четырех событий «фрагментации», произошедших за последние несколько месяцев, в результате которых образовалось более 300 новых фрагментов мусора.

Что мы можем и чего не можем увидеть?

Для тех, кто управляет спутниками, перегруженность космоса может стать настоящим кошмаром. Обычно спутниковый оператор получает дюжину или более предупреждений в день о возможных коллизиях.

Процесс отслеживания объектов на орбите, называемый космической ситуационной осведомленностью, включает в себя отслеживание возможных «стыковок» или близких сближений между двумя объектами. Например, в одном из инцидентов в этом году метеорологический спутник НАСА едва не столкнулся с вышедшей из строя российской ракетой на расстоянии менее 20 метров, сообщает LeoLabs.

Но риски могут быть даже выше, чем можно предсказать, ориентируясь в космической обстановке. В большинстве случаев для отслеживания объект должен быть больше теннисного мяча. Остальные объекты слишком малы, чтобы отражать свет, или находятся в отдаленных областях орбиты, которые трудно наблюдать напрямую.

«Даже при наличии самых современных датчиков есть пределы того, что можно надежно „увидеть“ или отследить, а мелкий космический мусор часто невозможно отследить», — сказал Боб Холл, директор по специальным проектам в компании COMSPOC, которая занимается программным обеспечением для космического движения.

Но небольшие объекты все еще могут представлять серьезную угрозу. По данным НАСА, на орбите всё вращается с такой скоростью, что даже капля краски способна пробить металл насквозь. Это означает, что любой мусор, оставшийся в космосе, вызывает глубокое беспокойство и может привести к катастрофическим последствиям.

Чем выше, тем рискованней

Неясно, как именно может развиваться цепная реакция столкновений в космосе. Различные районы земной орбиты имеют свои собственные уровни загруженности и риска. Низкая околоземная орбита, которая простирается примерно на 2000 километров над поверхностью планеты, сегодня является самой перегруженной.

В этом районе расположены две космические станции с экипажами и огромные группировки спутников, такие, как сеть SpaceX, состоящая из почти 7000 спутников Starlink, которые транслируют интернет, отслеживают погоду, наблюдают за производством сельскохозяйственных культур или анализируют климат.

Если бы на низкой околоземной орбите произошла серия взрывов, это могло бы угрожать жизни астронавтов, остановить запуски ракет и привести к уничтожению всех имеющихся там спутниковых технологий.

Хорошей новостью в этом сценарии, если таковые имеются, является то, что катастрофические условия, возможно, не сохранятся на протяжении поколений. «У нас все еще есть остатки атмосферы на низкой околоземной орбите, поэтому у нас есть естественный механизм очистки», — сказала доцент кафедры аэронавтики и астронавтики в Университете Пердью в Индиане Кэролин Фруэ.

По ее словам, на высоте около 500 километров объекты, находящиеся на орбите, естественным образом упадут обратно на Землю или распадутся в атмосфере в течение примерно 25 лет. Это означает, что поле обломков на таком расстоянии, вероятно, не будет угрожать доступу в космос будущих поколений.

Но на более высоких орбитах картина быстро меняется. На расстоянии почти 800 километров потребуется не менее столетия, чтобы обломки были естественным образом извлечены из космоса. На расстоянии свыше 1000 километров этот процесс займет тысячи лет.

Это плохая новость для геосинхронной орбиты — региона, находящегося примерно в 35 786 километрах от поверхности Земли, где размещены спутники связи стоимостью в четверть миллиарда долларов, которые передают телевизионные и другие услуги на обширные территории земного шара. Это самое опасное место, где может произойти событие, подобное синдрому Кесслера, потому что у человечества нет возможности быстро его очистить, предупреждают ученые в опросе CNN.

Чем могут закончиться каскадные столкновения

Фильм 2013 года «Гравитация» перенес идею синдрома Кесслера на большой экран: ракетный удар России по мертвому спутнику вызывает каскад столкновений, создавая облако мусора, которое разрушает другие спутники и космические аппараты.

Но если драма в «Гравитации» разворачивалась в течение полутора часов, реализация сценария с синдромом Кесслера в реальной жизни, по мнению экспертов, скорее всего, займет годы или десятилетия.

С момента выхода фильма на экраны более десяти лет назад загрузка на орбите резко возросла: тогда американские военные отслеживали около 23 тысяч объектов, сегодня — 47 тысяч. И хотя ученые постоянно пытаются рассчитать, где, когда и как может возникнуть волновой эффект, это невыполнимая задача, говорит Фруэ.

Прогнозные модели неточны, потому что даже у экспертов нет четкой картины расположения объектов на орбите. Обломки менее 10 сантиметров в основном невидимы. Более того, космическая погода может изменять орбитальные траектории, поэтому, по словам доктора Томаса Бергера, директора Центра технологий, исследований и образования в области космической погоды Университета Колорадо, трудно точно предсказать, как и куда они полетят. Размер и форма частиц космического мусора также остаются загадкой.

Итак, чтобы смоделировать один-единственный эффект синдрома Кесслера, аналитикам пришлось бы точно предсказать, как спутник распадется на части, как будет выглядеть каждый фрагмент этого мусора, куда он полетит и с каким другим объектом может столкнуться в следующий раз.

«Что не дает мне покоя, так это то, что данные недостаточно точны, чтобы позволить вам на самом деле избежать того, чего, как вам кажется, вы избегаете», — говорит главный научный сотрудник и директор Центра космических стандартов и инноваций корпорации COMSPOC Дэн Олтрогге.

Начался ли уже синдром Кесслера?

Учитывая, что «синдром Кесслера» не является мгновенным явлением, ученые спорят о том, может ли оно уже происходить. У некоторых это рождает недоверие к самому термину. Но всем очевидно наличие проблемы мусора на орбите. Никто из собеседников CNN не сказал, что катастрофы определенно можно избежать. Более вероятно, что количество мусора на орбите продолжит увеличиваться.

Доктор Нилтон Ренно, профессор климатических и космических наук и инженерии в Мичиганском университете, сравнил ситуацию с пластиком в океанах: «Раньше мы смело выбрасывали его туда, думая, что океаны бесконечны, а теперь понимаем, что этот ресурс ограничен, и мы сильно ему навредим, если не будем осторожны в своих действиях».

Стоит отметить, что компании и правительственные инициативы уже стремятся разработать способы удаления мусора с орбиты, такие как система увеличения аэродинамического сопротивления, или ADEO, разработанная Европейским космическим агентством и технологической компанией High Performance Space Structure Systems (HPS GmbH). Но эти методы являются экспериментальными и чрезвычайно дорогими, и неясно, кто будет готов за них платить.

Другая проблема заключается в отсутствии регулирования. Хотя и в этом направлении прилагаются некоторые усилия. Например, в сентябре ООН приняла «Пакт о будущем» где содержится призыв «обсудить создание новых механизмов для борьбы с космическим мусором в рамках Комитета по использованию космического пространства в мирных целях». Но эксперты сетуют, что формулировки документа расплывчаты, а у самой ООН нет механизмов принуждения.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.