Космически боклуци

[SAlexandrov]

Ще доведат ли малките спътници до голям космически боклук?

Спътникът NCUBE-2, създаден от норвежки студенти, е типичен CubeSat. Photo credit : Bjørn Pedersen

22 януари 2018  г. 20:00 ч.

Светослав Александров. В продължение на десетилетия прогностици и научни фантасти си мечтаеха за времена, когато космосът няма да е достъпен само за държавните агенции, нито само за милиардери, а и за обикновените хора. В областта на безпилотната космонавтика тези времена вече настъпиха. Днес всеки, който разполага с малко повече пари (от порядъка на хиляди, а не на милиони), може да построи и да изстреля свой малък спътник. Доскоро тези спътници се изпращаха в космоса или като вторичен товар на някаква голяма ракета, или от борда на "Международната космическа станция". От вчера обаче възможностите станаха по-големи - за пръв път полетя успешно ракетата "Електрон" - първата от новата серия малки и евтини орбитални ракети. Повече от очевидно е, че революцията на малките космически апарати е в разгара си и че те тепърва ще определят облика на космонавтиката на 21-ви век. 

Но не всички хора се радват на това развитие. Някои смятат, че малките спътници няма да доведат до революция и научно-технологичен прогрес, а ще са просто глезотия, която ще допринесе до увеличаване на космическите боклуци. Наистина, ако всеки тръгне да праща по нещо в космоса, докъде ще стигне всичко това? Не сме ли замърсили достатъчно нашата Земя, та сме тръгнали да мърсим и космическото пространство? През последните дни се чуха много мнения. Гласовитите представители на обществото плюят по капитализма, разпространяват зелена пропаганда ... въобще разговорът се води на много ниско интелектуално ниво. Както при всеки горещ спор, разчита се не на разумни доводи, а на емоционални престрелки. И някак си забравяме, че хората, които искат да пращат спътници в космическото пространство, са различни, мотивите им са разнообразни, целите им са разнородни (от благородни до не чак толкова) и че всички техни мнения трябва да бъдат чути. При това трябва да се изкажат и общественици с богата обща култура, включително експерти. 

Разбира се, всеки иска да чуе ясно и категорично мнение, което да може да се събере в едно-две изречения. Има ли нужда да отваряме космоса за всеки? Трябва ли той да бъде достъпен само и единствено за учени? А за бизнесмени? За обикновени любители? Но как може да се отговори категорично с "да" или "не", при положение, че тези въпроси са доста сложни и да се отговори еднозначно е абсурдно... 

Най-просто казано: не, няма опасност малките космически апарати да доведат до фатален синдром на Кеслър, който ще направи космонавтиката невъзможна. В това съм абсолютно убеден - няма никакъв шанс да си отрежем изцяло пътя към космическото пространство. Има обаче определени области от космоса, определени орбити, към които трябва да подхождаме особено внимателно, за да не станат трудно използваеми. 

Малките космически апарати не са основна причина за замърсяването на орбитите. Според данни от Военновъздушните сили на САЩ в космоса има 23 000 обекта с изкуствен произход ^[1]. Повечето от тях са остарели големи спътници, отработени ракетни степени, по-малки фрагменти като болтове и гайки (някои от тях изгубени от астронавтите). Особено притеснителни са отработените ракетни степени - в тях може да има остатъчно гориво, което, ако се нагрее от постъпващата слънчева топлина, може да експлодира и да доведе до увеличение на отломките. Малките космически апарати и най-вече CubeSat-ите заемат съвсем малка част от орбиталните боклуци. Но те се очертават да се увеличават и да се превърнат в по-голям фактор на замърсяване през идните години и десетилетия. Притеснението около CubeSat-ите идва най-вече от факта, че като правило те не са екипирани със специализирани двигателни системи - ако някой от тях се повреди, няма как да бъде потопен в атмосферата или да бъде пратен в специална "гробищна орбита". 

Но основната причина, поради която CubeSat-ите засега не са особено голям фактор в орбиталното замърсяване, е че те най-често се освобождават в ниските части на околоземна орбита. На височина около 300-400 километра обикалят някои спътници за наблюдение на Земята, там се намира и "Международната космическа станция", там летят и почти всички пилотирани космически кораби. На такава височина високите слоеве на земната атмосфера създават условия на триене и съпротивление и новоизстреляните CubeSat-и падат и изгарят до няколко месеци или седмици. Това е добре - тази орбита се самопочиства. Експертите не са особено притеснени за нея. Орбитата е напълно достатъчна за любители, които искат да пращат свои апарати там. Поради самопочистващия се характер регулации не са нужни, всеки трябва да се чувства свободен да изстрелва до нея и никой не може да каже и "копче". 

На височина 500 километра над Земята приблизителното време, което отнема на един CubeSat да падне обратно в земната атмосфера, възлиза на около 4-7 години. Това е достатъчно за компании, които разчитат спътниците им да работят по-дълго. На такава височина една от основните фирми, която праща спътници, е Планет Лабс. Компанията използва глобалната си спътникова групировка да прави снимки на земната повърхност с висока разделителна способност.

На височина 600-650 километра е нужно много повече време за излизането от орбита - 20-25 години - все още този срок е в разумни граници и е приемлив. При височини от над 650 километра вече започват проблемите... и те са много сериозни.

Понастоящем има международно споразумение, според което страните, които са го подписали, се съгласяват да не допускат изстрелвания на полезен товар, ако има шанс той остане в орбита 25 години след приключването на активната му експлоатация. Проблемът е, че споразумението не е непременно обвързващо - държавите могат да изберат дали да се съобразят с него или не. Никой не може да сложи явна забрана на дадена държава как да си изстрелва ракетите от собствената си територия. Правителството на САЩ обаче следи за спазването му - никоя американска компания няма право да изстрелва спътници, включително CubeSat-и, които биха останали на орбита над 25 години. В такъв случай ако някой иска да лети на височина над 650 километра, на борда на спътника трябва да има системи за извеждане от орбита.

И именно тук е проблемът - понастоящем само около 20% от спътниците, намиращи се на височина 650 километра и повече, предприемат маневри за излизане от орбита след приключването на експлоатация ^[2]. Спътниковите оператори не винаги подхождат отговорно, дори и да имат технологичните възможности за извеждане от орбитата си. 

Евентуални лоши последствия, свързани с космическо замърсяване, няма да дойдат от обикновени любители, които искат да пратят единичен прост спътник до височина 400-500 километра. Последствията ще дойдат от големи корпорации, които искат да изпратят в космоса стотици спътници. Особено притеснителни са корпорациите, които искат да развиват телекомуникационни услуги и интернет. УанУеб например иска да създаде орбитална групировка от 648 спътника. Боинг има планове да прати в космоса между 1 400 и 3 000 спътника. А СпейсЕкс обмисля система с около 4 000 спътника! Лошото е, че много от тези компании-инициатори на спътникови мега-групировки планират да ги пратят на височина между 1 000 - 1 200 километра над Земята. Остарелите спътници и въобще всички космически отломки в тази орбита биха стояли в продължение на хиляди години! Това е недопустимо.

Големите корпорации, планиращи мега-групировки, вече мислят за варианти да не допускат масово замърсяване на космоса - най-малкото нямат интерес от повече правителствени регулации, отколкото сега има. Нещо повече - те ще се опитат да изпреварят евентуалните правителствени санкции. Те вече размишляват какви са опциите за саморегулация, докато е време, за да не стават неприятни случки, които ще привлекат вниманието на обществото и на властимащите. 

CubeSat-ите се оказват добра платформа за тестване на нови технологии, включително такива за безопасно излизане от орбита и за събиране на орбитален боклук. В близкото минало на някои малки спътници бяха изпитани активни системи за орбитално извеждане като авангардни микродвигатели и пасивни системи като платноходки и дори специални балони. Пасивните системи се очертават да са изключително обещаващи - дори и един CubeSat да няма двигатели, ако към края на живота си разгърне подобен балон, той по-лесно ще падне от орбита. 

На фона на разгледаното до този момент остава да отговорим най-важния въпрос - трябва ли да има регулации за орбиталните полети и какви? Ето как бих отговорил: за малки любителски спътници, които летят на височина до 500-600 километра, повтарям, такива регулации не са нужни - просто отсъства необходимост. Но за спътници, които летят на по-голяма височина, както и за мега-групировки, в един момент ще се наложи. Понастоящем 1 000 - 1 200 километровата околоземна орбита все още не е гъсто населена. Но е важно да мислим и за бъдещите поколения и да постъпим отговорно към тях. 

http://www.cosmos.1.bg/portal/2014-10-24-20-54-26/2055-2018-smallsat-orbital-debris

[Joro-01]

По принцип от години се отнасям с подозрение към информация от руски източници, но извъм политиката някои неюа може и да са верни.

Давам линк към сайта "Фишли", темата е за "подаръци" от небето. Тук обаче се включват и предмети паднали от самолети, не само от сателити и ракети. И така:

Да, с неба падает дождь, снег, град. Иногда сильный ветер, закрутившись в торнадо, где-то что-то подхватит и вывалит на голову всякую всячину. Но сегодня не об этом - есть и еще кое-что, что может однажды упасть с неба и причинить серьезный ущерб, упав не в то время и не в то место. И это уже становится глобальной проблемой.