Kako se niska orbita pretvara u gomile smeća

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Čovjekov trag smeća odavno se protezao izvan planete, daleko u svemir. Dok aktivisti i političari odlučuju šta da rade sa kućnim otpadom na Zemlji, tone istrošene opreme gomilaju se u orbitama.

Hajde da shvatimo od čega su napravljene svemirske deponije, gde se nalaze i da li nam "rajski" otpad može pasti na glavu (spoiler: ovo se već desilo).

Kakvo to smeće leti u svemir

Svemirsko doba počelo je lansiranjem prvog vještačkog satelita 1957. godine. Od tada, čovječanstvo je lansiralo mnoge rakete i postavilo gotovo 11.000 satelita u orbitu. Poslednjih godina, broj svemirskih misija se dramatično povećao. Sada svemir blizu Zemlje ne istražuju samo države – u posao su se uključile privatne firme i neprofitne organizacije. Opterećenje na orbiti raste.

Kako se promijenio broj objekata u svemiru blizu Zemlje

Međutim, sateliti se, kao i svaka druga tehnika, kvare i zastarevaju. Zamjenjuju ih novi uređaji, a pokvareni uređaji su prisiljeni živjeti u orbiti u obliku starog metala. U bližem i daljem okruženju naše planete pojavile su se "deponije".

Svi neoperabilni tehnički objekti i njihovi fragmenti klasifikovani su kao svemirski otpad. Najviše su istrošene raketne stepenice, stari sateliti i njihovi fragmenti. Unatoč stalnim lansiranjima novih uređaja, sateliti koji rade u orbiti su mnogo manje od "otpada". Prema procjenama Evropske svemirske agencije (ESA), u svemiru blizu Zemlje nalazi se 128 miliona sitnih krhotina čija veličina ne prelazi centimetar, 900 hiljada fragmenata od 1 do 10 cm i 34 hiljade - više od 10 cm Radi poređenja: postoje samo 3 radna satelita, 9 hiljada.

Najaktivnije čovječanstvo koristi nisku zemaljsku orbitu (200-2000 km nadmorske visine). Ovaj dio svemira je najgušće naseljeni, a ujedno i najprljaviji. Na nadmorskoj visini od 650-1000 km nalazi se prva "deponija" - ovdje "žive" stara vozila, krhotine raznih veličina i vojni sateliti s nuklearnim instalacijama. Takve visine za skladištenje potencijalno opasnih predmeta nisu odabrane slučajno: mogu biti tamo oko dvije hiljade godina. Drugi službeni "poligon" nalazi se na nadmorskoj visini od oko 36 hiljada km - tamo se šalju svi sateliti koji su služili iz geostacionarne orbite.

Međutim, svemirski otpad "leti" ne samo na mjestima posebno određenim za to. Sudar sa krhotinama u svemiru blizu Zemlje može se dogoditi bilo gdje, jer je gotovo nemoguće predvidjeti kretanje malih čestica. Ali zaista je moguće izbjeći velike fragmente - većinu njih promatraju svjetske svemirske agencije. Ako u narednim godinama kompanije poput SpaceXa, OneWeb-a i Amazona rasporede hiljade komunikacionih satelita iznad Zemlje, stručnjaci će morati mnogo pažljivije pratiti kretanje u orbitama kako bi izbjegli nesreće.

Ko prati krhotine u svemiru

Prema ESA, mreže za posmatranje svemira redovno prate samo 28.000 posebno velikih krhotina. Mreža za nadzor svemira SAD-a jedna je od vodećih usluga analize putanje svemirskog otpada. Stručnjaci vode katalog u koji se unose objekti veći od 5-10 centimetara od niske Zemljine orbite i krhotine od 30 centimetara koje se nalaze u blizini geostacionara.

U Sjedinjenim Državama postoje i drugi centri koji prikupljaju i obrađuju podatke ne samo o "otpadu", već i o uređajima koji rade. Njihove geolokacije objavljuju se u javnom domenu na resursu Space Track, a sa Twittera 18. Space Control Squadron-a možete saznati o uništenju određenih vozila. Na osnovu ovih informacija kreirana je onlajn mapa Stuff in Space koja u realnom vremenu prikazuje položaj satelita (crvene tačke), tijela raketa (plava) i svemirskog otpada (siva). Mapa se ažurira svaki dan i jasno pokazuje blisku "odnos" između operativnih uređaja i "otpada".

Zemlje Evrope, Rusija i Kina takođe posmatraju kretanje na svemirskim "trakama" pomoću teleskopa ili geostacionarnih radara. Sudari u orbiti su rijetki, zahvaljujući službama koje izračunavaju vjerovatnoću pada.

Odakle dolazi svemirski otpad?

Uprkos činjenici da su sudari u svemiru rijetki, oni ozbiljno utiču na rast "nebeskih deponija". Jedna od najozbiljnijih svemirskih nesreća dogodila se 2009. godine: američki komunikacioni satelit Iridijum i neispravni ruski vojni aparat "Kosmos-2251" nisu mogli da se raziđu. Njihov "sastanak" doveo je do velikog oblaka sitnih krhotina i više od 1,5 hiljada velikih fragmenata, koji do danas ostaju u svemiru blizu Zemlje.

Istraživači eksplozije nazivaju glavnim razlogom za stvaranje svemirskog otpada. Najčešće nastaju zbog curenja ili zagrijavanja goriva, koje ostaje u rezervoarima već istrošenih gornjih stupnjeva, posljednjih stupnjeva raketa i satelita. Oprema eksplodira zbog nedostataka u dizajnu ili uticaja surovog svemirskog okruženja. Na primjer, 2018. godine ruski i američki gornji stepenovi "Fregat" i "Centaur" su se srušili u orbiti, 2012. godine naš "Briz-M" je razbijen u fragmente. U martu 2021. eksplodirao je stari američki meteorološki satelit, a prije godinu dana faza sovjetske rakete Cyclone-3, koja je bila u svemiru blizu Zemlje 29 godina, pretvorila se u 75 lebdećih fragmenata.

Testovi antisatelitskog oružja ostavljaju veliki trag krhotina. Kina je 2007. uništila vlastiti Fengyun-1C projektilom srednjeg dometa na visini od 865 km. Formirano je oko 3,5 hiljade velikih objekata i nebrojen broj fragmenata do 5 centimetara. Indija je 2019. godine također ispalila raketu na svoj satelit - oko 400 krhotina razbacanih u orbitama u rasponu od 200 do 1600 km.

Stručnjaci ESA analizirali su više od 560 slučajeva uništenja uređaja. Kako napominju, postoje i drugi razlozi za stvaranje svemirskog otpada u orbitama. Često se neki od njegovih dijelova odvoje od aparata, uništi se zbog nesavršenosti strukture ili pokvari pri interakciji sa Zemljinom atmosferom.

Razlozi uništenja svemirskih letjelica

U 2020. godini stručnjaci iz RS Components analizirali su koje od svemirskih sila zasipaju prostor jače od drugih. Ispostavilo se da najveći dio danas praćene olupine pripada Rusiji i zemljama ZND - 14.403 fragmenta. Na drugom mjestu su Sjedinjene Američke Države (8734), na trećem Kina (4688).

Zašto su svemirske deponije opasne

Moderni sateliti opremljeni su zaštitom od mikrometeorita i svemirskog otpada, ali "oklop" ne spašava uvijek. Krhotine od eksplozije nastavljaju da se kreću početnom brzinom. Budući da u prostoru nema primjetne sile trenja i uobičajena gravitacija ne djeluje, oni se praktički ne usporavaju.

Njihova brzina može doseći 8-10 km/s, što je gotovo sedam puta brže od metka. Udarci sporijih fragmenata takođe mogu biti fatalni. Komadi veći od 10 cm sposobni su da potpuno unište avione. Sudari s fragmentima većim od 1 cm ometaju rad letjelice ili izazivaju eksplozije neispravnih objekata. Milimetarske čestice u većini slučajeva ostavljaju pukotine i strugotine na kućištima.

2016. godine, sićušni krhotine veličine zrnca prašine ostavile su udubljenje od 7 mm na staklu ISS prozora. Sudari s bilo kojim krhotinama opasni su za svemirsku stanicu, jer se kreće u orbiti brzinom većom od 7,6 km/s. ISS redovno izvodi manevre izbegavanja i koriguje svoju orbitu: antimeteoritske ploče nisu u stanju da zaštite posadu u sudaru sa velikim krhotinama. Ponekad su kosmonauti primorani da evakuišu stanicu i čekaju trenutak opasnog približavanja svemirskim krhotinama u letjelici Sojuz, kako bi po potrebi brzo napustili "brod koji tone".

Većina manevara svemirskih letjelica se radi kako bi se izbjegao "susret" sa krhotinama. Ove akcije su skupe. Stručnjaci provode sate u proračunu rizika i planiranju nove putanje. U trenutku manevra se troši gorivo koje morate ponijeti sa sobom "u rezervi", a uređaji "miruju" - ne prenose podatke potrebne istraživačima.

Za one na Zemlji, svemirski otpad ne predstavlja ozbiljnu prijetnju. Mali uređaji uspevaju da izgore u atmosferi, dok se veliki istrošeni delovi raketa ili satelita, po pravilu, spuštaju duž zadate putanje u Tihi okean ili na nenaseljene teritorije u Kazahstanu. Samo jednom je svemirski otpad koji je napravio čovjek udario osobu. Godine 1997. olupina američke lansirne rakete Delta II pala je na stanovnicu Oklahome Lottie Williams. Djevojčica je bila razočarana kada je saznala da joj na rame nije pao komad zvijezde, već komadić rezervoara za gorivo.

Naučni konsultant NASA-e Donald Kessler dao je neprijatno predviđanje 1978. godine. Nakon toga, fenomen koji je opisao nazvan je "Kesslerov sindrom". Prema riječima astrofizičara, jednog dana će se koncentracija "otpada" u svemiru toliko povećati da će broj nesreća početi nekontrolirano rasti. Krhotine će se obrušiti na avione, a one će se rastrgati na komade i "napasti" druge objekte. Hrpe starog metala učiniće donje orbite neupotrebljivim, a oko Zemlje će se pojaviti pojas za smeće, koji podsjeća na prstenove Saturna. Neki stručnjaci smatraju da je kritična koncentracija objekata koje je napravio čovjek u orbiti već dostignuta.