След в истории
Сохранить весь багаж человечества, самые ценные знания, которые помогут возродиться из пепла обломкам цивилизации или дадут неведомым пришельцам наш собственный взгляд, взгляд изнутри на то, кем является человек и какова человеческая история — такова миссия проекта Arch Mission Foundation. Они собираются распределить по солнечной системе цифровые библиотеки с полной архивной копией англоязычной Википедии, библиотекой мировых бестселлеров, словарем основных понятий человечества и информацией об основных языках, а также c подробной биографией и описанием фокусов Дэвида Копперфильда — одного из ключевых спонсоров проекта. Но даже если вы не спонсор, вы тоже можете отправить в космос свою историю и оставить послание будущим поколениям — не вкладывая деньги.
Предыдущий архив с трилогией Айзека Азимова благополучно встал на солнечную орбиту: будет вращаться вокруг Солнца в течение 30 миллионов лет. Фонд сотрудничает с проектом Space X Илона Маска, так что они, конечно же, уже подготовили архив со всеми необходимыми знаниями для будущих колонизаторов Марса. Вот только перспектива этого амбициозного замысла очень сомнительна: вылететь за пределы земной орбиты становится все сложнее, несмотря на совершенствование технологий. Дело в том, что архивы знаний, космические зонды, телескопы и спутники — далеко не единственное, что мы отправили в космос за все это время.
Солнечная система уже может многое рассказать стороннему наблюдателю о человеческом образе жизни. Планету Земля плотным кольцом окружает мусорная свалка: вышедшие из строя аппараты и их обломки, сброшенные ступени ракет, отходы с орбитальных станций.
На все эти косвенные свидетельства нашей жизнедеятельности можно полюбоваться даже онлайн. Не самое вдохновляющее зрелище, да и репутацию человечеству создает не слишком приятную. Но основная проблема все же не в этом.
Синдром Кесслера
По оценкам космических специалистов, мы уже близки к этому диагнозу. Его суть в неконтролируемом размножении мусора. Происходит цепная реакция: мусор врезается в другой объект на орбите и дробится на множество мельчайших частей. Обломков становится в разы больше и многократно увеличивается вероятность следующего столкновения: тогда появится еще больше мелких и опасных отходов. Весь этот мусор — крупный и не очень — уже создает большую опасность для действующих космических объектов: спутников, исследовательских аппаратов, МКС. Их приходится защищать специальными экранами, но от попадания крупного объекта, то есть более 1 см, такой щит не спасет.
Так, в конце августа международной космической станции пришлось совершить маневр, опустившись на полкилометра со своей стандартной высоты, чтобы избежать столкновения с крупным встречным объектом. Двигатели российского модуля «Звезда» включились как раз вовремя, чтобы скорректировать траекторию ее движения.
За все время работы МКС приходилось уворачиваться от летящих в нее обломков более 30 раз. Причем в последние пару лет гораздо чаще, чем раньше. Время от времени приходится тратить дополнительное топливо для ускорения станции в экстренных ситуациях. Любой фрагмент размером более 10 см, разрушил бы станцию при столкновении. Но и более мелкие обломки уже могут пробить противометеоритную защиту и нарушить герметичность обшивки. В 2016 году экипаж был на волоске от гибели: мельчайшая частица влетела в обшивку и оставила скол. К счастью, она выдержала удар. Однако риск аварии увеличивается с каждым годом.
Кроме того, с 2019 года запущено более 4000 новых спутников Starlink. Часть из них расположена на той же орбите, что и МКС. Количество действующих спутников постоянно растет: в 2022 году их было запущено больше, чем в сумме уже находилось на орбите в 2016 году. Число спутников в среднем увеличивается на 20% ежегодно: это видно невооруженным взглядом, если сравнить старую, 2013 года, карту околоземного пространства и актуальную. Подавляющее большинство новых спутников сейчас производит SpaceX. Компания планирует суммарно вывести на орбиту 12 000 в ближайшей перспективе и получить разрешение еще на 30 000 спутников второго поколения.
По сути, мы уже создали себе искусственный метеоритный пояс. А как известно, метеориты время от времени падают на планету. Например, после столкновения друг с другом они могут менять траекторию и притягиваться к нашей планете. Так что мусор с определенной периодичностью буквально валится нам на голову. Обычно он сгорает еще на подлете. Хотя бывает и по-другому.
Например, в этом августе огненная вспышка в прямом смысле потрясла Мельбурн: третья ступень российской ракеты «Фрегат» рухнула в открытое море рядом с южной Австралией, вызвав переполох среди местных жителей. Ступени — это части ракеты, которые она сбрасывает во время взлета для того, чтобы разогнаться и суметь пробиться сквозь плотные слои атмосферы.
Чуть раньше, в марте, китайские ракетные останки сгорели прямо над Техасом: еще чуть-чуть — и упали бы на Землю. На самом деле мелкие обломки валятся на Землю ежедневно, вот только вероятность их падения на человека очень мала, потому что большую часть земной поверхности занимают океаны.
Кстати, как раз в Тихом океане расположено кладбище погибших кораблей. Туда сбрасывают с орбиты вышедшие из строя суда и пилотируемые космические станции — вместе с отходами жизнедеятельности и остатками токсичного топлива. Но куда хуже то, что большая часть вышедших из строя аппаратов так и продолжает летать в околоземном пространстве. Врезаясь в действующие спутники и приборы, они превращают их тоже в мусор.
На терминальной стадии синдрома Кесслера околоземное пространство настолько захламлено, что вылететь за него становится невозможным. Прощайте, мечты о покорении космоса! А впридачу — и эта перспектива, возможно, многих испугает даже больше — все эти обломки будут создавать столько помех, что спутниковая связь и интернет перестанут работать.
Между шахом и матом
Впервые опасения по поводу космического мусора возникли еще в 1960-х, сразу после первого полета в космос и запуска первых спутников. Увы, как это нередко с нами бывает, выход начали искать только тогда, когда круг уже почти замкнулся.
На днях, 20 сентября, США предложили новые правила по регулированию орбитального мусора, и проект уже находится на стадии публичного обсуждения. Федеральное авиационное управление собирается ограничить срок: сколько времени верхние ступени ракет могут находиться на орбите. Инициатива — в случае ее принятия, разумеется — обяжет частные компании утилизировать останки своих ракет в течение 25 лет, а может, даже и за меньший срок. Федеральное управление не ограничивается общими рекомендациями: оно даже предлагает коммерческим операторам конкретные способы выведения ступеней с орбиты. Цель проекта — ограничить появление новых отходов и снизить риски столкновений с действующими космическими аппаратами. Но подобные меры не решают проблему комплексно. Во-первых, существуют другие типы космических объектов, которые сложнее вывести с орбиты. Во-вторых, в околоземном пространстве уже летает куча барахла, с которым все еще непонятно, что делать. Стабильно работающих решений в этой сфере пока нет, есть лишь множество инициатив, которые находятся на стадии тестирования. Некоторые из них активно тестировались еще в 2010-х, а потом заглохли — и дальнейшая судьба их неизвестна.
Одними из самых простых технологий считаются «контактные». Они подходят для удаления крупных объектов, правда, это довольно рискованно, потому что любой контакт с массивным быстро летящим обломком может привести к повреждению самого ликвидатора. Наиболее известный проект — «космический электромобиль» ElectroDynamic Debris Eliminator (EDDE). Это спутник, который ловит мусор в сети. Испытания космических сетей и гарпунов вроде бы оказались успешными: и тогда многие ожидали, что такие космические уборщики уже скоро станут обычным делом. Но массового внедрения так и не произошло. Другой контактный метод — поштучно заворачивать крупный хлам в «воздушные шарики», чтобы помочь ему упасть на Землю за счет увеличения аэродинамического сопротивления. Концепция звучит странно, но на бумаге она кажется довольно эффективной. Такая разработка нужна для ускорения естественных процессов. Массивные нерабочие объекты могут кружить над планетой столетиями, постепенно опускаясь все ниже — но в такой обертке они гарантированно сойдут с орбиты всего за несколько месяцев.
Альтернатива аэродинамической упаковке — аппараты-камикадзе, которые захватывают цель и выводят ее в атмосферу, где они вместе и сгорают. Метод нереально дорогой, потому что на запуск каждой миссии требуется около 200 млн $, а «уборщик» в итоге гибнет. Но именно эта разработка — реактивный буксир ClearSpace-1, захватывающий добычу в клешни, как краб — в итоге готовится к плановому запуску в 2026 году. Ему даже определили цель захвата: адаптер полезной нагрузки VESPA, который был запущен в космос в 2013 году. Самое смешное, что в августе 2023 VESPA столкнулся с другим космическим мусором и получил повреждения — к счастью, хоть на куски не разлетелся.
Бесконтактные методы, конечно, перспективнее, потому что не подвергают риску сами уборочные аппараты. Например, мелкие и средние обломки можно отстреливать лазерами. Лазерный луч способен и взорвать мелкую цель, и столкнуть цели покрупнее с орбиты в плотные слои атмосферы, где они сгорят самостоятельно. Сначала думали поставить лазерную пушку прямо на Земле и отсюда целиться в космос, но это дорого, неудобно и к тому же опасно. А вот запустить лазерный излучатель на орбиту — куда более практичное решение. Правда, пока такой проект так и не был реализован. Для удаления же массивных конструкций наиболее интересный метод — ионный поток. По замыслу, аппарат-уборщик разворачивает мусор и обдувает его потоком заряженных частиц, заставляя замедлиться. Из-за этого объект сходит с орбиты. Технология идеально подходит для отработавших ракетных ступеней.
А вот спутники лучше ионами не облучать: от этого на них разрушаются солнечные панели, и мелкого мусора в космосе только прибавляется. Метод ионного потока хорош своей экономичностью. Ионные двигатели мощнее и эффективнее многих других: достаточно всего пяти килограммов топлива, чтобы они проработали в космосе непрерывно в течение года. В 2022 году аж две независимые группы российских ученых представили и запатентовали свои ионные клинеры. Для того, чтобы начать производство, не хватает только финансирования.
Как водится, идей и изобретений уже предостаточно, а основной камень преткновения — деньги. Сама по себе уборка космоса — не прибыльное занятие. Наоборот, убыточное: требуются десятки миллионы долларов США для удаления всего лишь одного объекта. Одного из сотен миллионов, летающих вокруг Земли. Разовая миссия на ионном двигателе тоже стоит немало — от 10 до 30 миллионов долларов.
А массовой уборке космоса препятствует отсутствие четкого международного законодательства. Существуют национальные нормы и руководства и общепринятые рекомендации, но нет юридически закрепленных всеобщих соглашений — а рекомендации никого ни к чему не обязывают.
Все дело в том, что среди отходов накопилось множество секретных объектов, принадлежащих конкретным странам. Они не должны попасть в руки чужим клинерам — во имя сохранения государственной тайны. Из-за этого сейчас принято, что каждая страна разбирается со своим мусором самостоятельно. Если хватает заинтересованности и бюджета, конечно. А неопознанные отходы на всякий случай не трогают. Хуже того: ничто не мешает применить технологии чистки в военных целях. Поэтому принятие международных стандартов всячески откладывается. Получается, гипотетические опасности пока вызывают больше беспокойства, чем надвигающаяся угроза. Угроза остаться под мусорными завалами, и тем самым заблокировать себе выход в космос, создать помехи для спутниковой связи и астрономических наблюдений. Играть в войнушку и соревноваться в технологиях человечеству все еще интереснее, чем убирать за собой игрушки и заботиться о состоянии планеты.
Автор: Екатерина Доильницына