Вероятность смерти от упавшего с неба космического мусора, отмечает профессор планетарных и космических наук Моника Грейди (Открытый университет, Великобритания), может показаться до смешного ничтожной. Ведь от такой аварии еще никто не погибал, хотя травмы и порча имущества – такое бывало. Но поскольку в космос запускается все больше спутников, ракет и различных зондов, не пора ли человечеству начать воспринимать этот риск более серьезно?
В новейшем исследовании, представленном в издании Nature Astronomy, выполнена оценка шансов причинения урона от падающих фрагментов ракет в следующие десять лет.
Действительно, «дождь» из космоса обрушивается на нас ежеминутно и ежедневно – опасность, о существовании которой мы практически не подозреваем. Микроскопические частицы естественных космических объектов – комет и астероидов – проникают сквозь земную атмосферу и незаметно для нас оседают на поверхности, увеличивая массу Земли на 40 000 тонн ежегодно.
Нас это не беспокоит, однако даже пылевой мусор способен причинить ущерб космическим аппаратам, как это недавно случилось с космическим телескопом Уэбба. Изредка более крупный космический гость прибывает в виде метеорита и примерно раз в 100 лет объекту диаметром в несколько десятков метров удается пройти земную атмосферу, чтобы выбить кратер на поверхности нашей планеты.
Кроме того, и к счастью очень редко, земной поверхности могут достичь космические объекты километрового диаметра, вызывая смерть и разрушение – об могли бы рассказать динозавры, но они вымерли после этого. Это примеры естественного космического мусора, поступление которого предсказать трудно и который может попасть в любую точку земного шара.
Искусственный космический мусор
В данном исследовании произведена оценка рисков неконтролируемого прибытия «человеческого» космического мусора вроде отработанных ракетных ступеней, сопровождающих каждый запуск космических кораблей и спутников. Применив математическое моделирование углов и орбитальных положений фрагментов ракет в космосе, заселенности территорий под их орбитами, а также данные по спутникам, запущенным в последние три десятилетия, авторы исследования проанализировали места, где чаще всего оказываются обломки ракет и прочий искусственный космомусор, когда все это обрушивается на Землю обратно.
Ученые обнаружили существование небольшого, но значительного риска повторного падения частей космических аппаратов в прежних местах за следующее десятилетие. Но это скорее всего это произойдет над южными широтами, чем в северном полушарии. Фактически, исследование продемонстрировало, что вероятность приземления фрагментов ракет на широтах индонезийской Джакарты, бангладешской Дакки или нигерийского Лагоса почти троекратно выше, чем вблизи Нью-Йорка, Пекина или Москвы.
Авторы исследования также рассчитали «вероятные потери» — угрозу для жизни людей — в результате неуправляемых падений частей ракет за следующее десятилетие. Предполагая, что при каждом входе в атмосферу разброс смертоносные осколков охватывает территорию в 10 м2, они определили, что вероятность одного, либо нескольких жертв от возвращающихся из космоса объектов в течение следующего десятилетия в среднем составит около 10%.
На сегодня угроза причинения вреда поверхности Земли (или самолетам в воздухе) от обломков спутников и ракет считается незначительной. Большая часть исследований вокруг такого космомусора сосредотачивается на рисках от бездействующих орбитальных спутников, поскольку они могут помешать безопасной эксплуатации используемых спутниковых аппаратов. Неизрасходованное топливо и заряженные аккумуляторы периодически вызывают орбитальные взрывы, что приводит к увеличению обломочного материала.
Однако по мере роста количества «космических» компаний – очевидна тенденция перехода космических полетов от государства к частным предприятиям – очень возможно, что количество аварий, как в околоземном космосе, так и на самой планете (к примеру, история со ступенью ракеты «Чанчжэн-5Б»), также возрастет. Исследовательская команда предупреждает, что полученная ими 10% вероятность риска является достаточно консервативной оценкой.
Как снизить риски
Существует ряд технологий, позволяющих полноценно контролировать проникновение искусственного космического мусора в атмосферу, но для их реализации потребуется много денег. Например, можно выполнить «пассивизацию» космического аппарата, чтобы неиспользованная энергия на нем (топливо или АКБ) даже по окончании службы постепенно расходовалась, а не накапливаться.
Выбор орбиты для снимаемого с эксплуатации спутника также позволит уменьшить вероятность превращения аппарат в очередной мусор. Можно запрограммировать ненужный спутник, чтобы тот менял «рабочую» орбиту на низкую околоземную и сгорал там.
Другим способом будет запуск многоразовых ракет, разрабатываемых, к примеру, SpaceX и Blue Origin. Мусора от них будет значительно меньше, правда, отходов от краски и металлической стружки – больше. Тем не менее, возврат отработавших ступеней на Землю от кораблей этих компаний будет происходит контролируемым образом.
Многие космические агентства серьезно относятся к этим рискам. В космическом агентстве Европы (ESA) готовится миссию по захвату и утилизации космомусора при помощи особого четырехрукого робота. В 2010-м «космическое» управление ООН выпустило комплект «Руководящих указаний по предупреждению возникновения космического мусора», еще более ужесточенных в 2018-м. Однако, как отмечают авторы рассматриваемого исследования, это только рекомендации, а не нормы международного права, и в них не содержится подробностей о том, как следует производить или отслеживать мероприятия, направленные по уменьшение степени загрязнения земной орбиты.
В исследовании подчеркивается, что передовые технологии и более продуманный формат миссий снизят скорость неконтролируемого повторного входа в атмосферу обломков космических аппаратов, понижая тем самым риск опасности во всем мире. Ученые сообщают, что «неуправляемый вход в атмосферу ракетных ступеней представляет собой проблему коллективного характера; ее решения существуют, однако все государства, организующие запуски ракет, должны их утвердить для себя».
Требование действовать сообща, обращенное к правительствам, не требует чего-то беспрецедентного, поскольку уже существуют международные договоренности о запрете хлорфторуглеродных химикатов, разрушающих озоновый слой. Но, как это бывает обычно, такого рода соглашения принимаются только после крупного катастрофического инцидента, имеющего глубокие последствия именно для государств северного полушария. Кроме того, внесение корректив в международные протоколы и конвенционные нормы потребует времени.
Через пять лет будет отмечаться семидесятилетие первого запуска спутника в космос. Это событие заслуживало бы особенно достойного празднования, если бы его удалось подкрепить усиленными и безусловными международными договоренностями о космическом мусоре с их ратификацией всеми членами ООН. Автор статьи Моника Грейди убеждена, что от такого соглашения в конечном итоге выиграют все страны нашей планеты.