Космосът, особено околоземното пространство, макар основно да представлява вакуум, там не цари пустота.
Както знаем, на орбита са космически кораби, станции, спътници.
Това обаче не са единствените участници в „движението“ около нашата планета.
Зад завесата на „Гравитация”
Явлението, за което ще стане дума в тази статия, е неволно „излъскано” във филма на холивудския режисьор Алфонсо Куарон „Гравитация”. Без него нямаше да има драматични сцени на разрушение на космическа станция, съпровождано с отлитането на героинята на Сандра Бълок в нищото, откъдето Джордж Клуни ѝ помага да се върне.
Но това е поредното произведение на „фабриката на мечтите”. Доколко то съответства на действителността?
Вече споменатото явление, което е залегнало в основата на лентата на Куарон, носи, за разлика от филма, не мащабно-възвишено, а съвсем всекидневно-битово наименование. Неговата втора половина – „боклук”, кара всеки, който чуе тази дума, неволно да смръщи нос. Първата половина – „космически”, все пак ни помага да преодолеем чувството на гнусливост, което винаги ни завладява при асоциация на нещо с бунище.
И така, „космически боклук”. Всъщност всяка негова частица, ако тя може да се улови и продаде на аукцион, или в eВay, би донесла добри пари на собственика си. Тъй като тя се явява рядкост с изкуствено-космически произход, чието намиране на Земята дори е по-трудно, отколкото прилетял от дълбините на Вселената метеорит.
Просто за разлика от небесните отломки, отличаващи се с голяма и плътна маса и затова оцелели в огненото падане на нашата планета, частиците космически боклук са достатъчно леки, затова принципно изгарят при навлизане в атмосферата.
Из досието „Космически боклук”
Както и обикновения земен боклук, той дължи своя произход на човека – състои се от отломки на горни степени на ракети носители (отломки с размер над един сантиметър с голяма вероятност имат този източник), излезли от строя космически апарати или техни отломки.
Колко такива частици се въртят около Земята? Специалистите от американската Мрежа за космическо наблюдение към Стратегическото командване на САЩ проследяват около 22 000 обекта с размер над 10 сантиметра. Според тях числеността на обектите с размер на топка за пейнтбол достигат 500 000. А тези, които са по-малки от тази топка, в околоземното пространство може да са до 100 милиона.
Може би Бог е с него, с този боклук?
Той си кръжи около нашата планета и не пречи на никого да живее на нея. Имало е наистина няколко изключения. През 1979 г. отломка от американската станция „Скайлаб” убива крава в Австралия, а елемент от горивен ракетен резервоар перва отзад някаква американка (слава Богу, без последствия за жената).
Най-голямата вреда на Земята е причинена през 1978 г., когато радиоактивни отломки от съветския спътник „Космос-954” падат на дължина почти 600 км в северозападната част на Канада.
Но това е всичко. Космическият боклук не е нанасял щети, подобни на тази, която понесоха земляните миналата година от Челябинския метеорит (избити стъкла, ранени от отломки хора).
Но човечеството, както е известно, вече доста „плътно” присъства в околоземното пространство. И ето тук космическият боклук може да натвори доста поразии, както беше доста правдоподобно показано в „Гравитация”.
Представете си топка за боулинг, която се движи със скорост от порядъка на 500 километра в час. А сега си представете, че тя се врязва в нещо на тази скорост. А ако това нещо е космически кораб, станция, или просто космически апарат?
Ето какви разрушения може да причини отломка с големина около 1 сантиметър, движеща се със скорост около 8 км/сек, или 7 пъти по-бързо от скоростта на куршума.
Космическите ПТП-та: жертви и последствия
Сред най-големите могат да се споменат две. Първото е имало преднамерен характер. През януари 2007 година Китай провежда изпитание на противоспътниково оръжие, разрушавайки с удар на специална заготовка своя излязъл от строя метеорологичен спътник Fengyun 1C.
Образувалият се облак от 35 000 отломки с големина над 1 сантиметър, сред които 900 били достатъчно големи, за да ги регистрират, обхванал височина от 200 до почти 4000 километра.
Второто ПТП по своята нежелателност и непланираност носи по-близък до реална катастрофа характер. То се случва на 10 февруари 2009 година над Сибир. Там на височина 790 км на пресичащи се курсове се сблъскват два спътника – неработещият „Космос-2251” и действащият американски „Иридиум-33”.
Според специалистите в областта на космическия боклук именно тези два инцидента довели до образуването на най-големия брой отломки с изкуствен произход, въртящи се днес около Земята.
Леговището на космическия боклук
Основната му маса, движеща се със скорост около 27 200 километра в час, е разположена над Земята до височина около 2000 км (именно в този околоземен слой летят повечето космически апарати). Но „леговището” на този боклук е „триетажно”.
Първият „етаж” заема височина от 200 до 600 км. Именно там боклукът представлява особена опасност за пилотираните кораби и станции. Работната височина на МКС е приблизително 400 километра над повърхността на Земята.
Вярно е, че боклукът, орбитиращ на тази височина, не е дълголетен. Там присъстват още достатъчно количество частици въздух, идващ тук от горните слоеве на атмосферата. Сблъсквайки се с тези частици, боклукът се забавя и за 2-3 години слиза от орбита.
Вторият „етаж” на слоя е на височина от 750 до 1000 километра, а третият – от 1350 до 1600 км. Те са доста по-гъстонаселени от първия. И не е чудно. Там влиянието на земната атмосфера вече практически отсъства, затова необезпокояваният от нищо боклук може да си лети около Земята с векове. Достатъчно е да кажем, че на втория „етаж” досега лети вторият американски изкуствен спътник на Земята „Авангард 1”“, изпратен в Космоса през 1958 г.
И накрая, има и „елит”. Той се намира на геостационарна орбита на височина 36 000 километра над Земята. Както се полага, в това престижно жилище „живеят” най-сложните и скъпи космически апарати – спътници за връзка, „висящи” над една точка на повърхността на нашата планета.
Елитността на тези апарати се заключава още и в това, че след излизане от строя те придобиват „вечен живот” (в качеството на паметник на самите себе си), тъй като обектите, разположени на геостационарна орбита, могат да съществуват толкова, колкото просъществува и Земята.
Заплахата „ефект на Кеслър”
Доналд Кеслър, бивш учен от НАСА, още през 1978 г. предсказва, че увеличението на космическия боклук в околоземното пространство може да придобие самовъзпроизвеждащ се характер, дори ако човечеството престане изобщо да пуска в Космоса изкуствени обекти.
Това ще се случи, тъй като отломките на космическите апарати и горните степени на ракетите, сблъсквайки се едни с други, ще се раздробяват на още по-малки частици. Този феномен е получил името „ефект на Кеслър”.
Масата на космическия боклук, оценявана днес на 6300 тона, няма да се увеличи, но той по своето поразяващо въздействие все повече ще напомня шрапнел.
За справка: отломка с големина около 5 сантиметра, сблъсквайки се с МКС на скорост около 8 км/сек, почти гарантирано ще пробие противометеоритната ѝ защита. Но и доста по-малка отломка с размер не повече от 0,2 мм може да представлява заплаха за скафандъра на космонавта, работещ навън, или да повреди стъклото на кабината на космически кораб.
Според членовете на Националния изследователски съвет на САЩ „ефектът на Кеслър” вече е напомнил за себе си в началото на това десетилетие.
Ако не го унищожим, поне да го видим
Една от най-ефективните системи за проследяване на космическия боклук е на въоръжение в Пентагона. Тя се нарича „Космическа преграда” (Space fence) и се явява съставен елемент от вече споменатата Мрежа за космическо наблюдение.
Преградата вече се е потрудила славно. Благодарение на нея само през 2012 година САЩ са успели повече от 10 000 пъти да предупредят операторите на спътници по цял свят за възможността от сблъсък на космическите им апарати с боклук. За да не се случи това, са предприети 75 маневри.
Но да държиш под око само 22 000 отломки с размери над 10 см, вече не съответства на съвременните норми за безопасност на космическото плаване, а и срокът на експлоатация на Космическата преграда е приключил миналата година. Ще я замени нова, която ще бъде способна да проследява до 200 000 обекта в околоземното пространство с размери от топка за пинг-понг нагоре.
За разработката на нейния прототип вече са хвърлени няколко години работа и милиони долари. Сега за правото да я създадат се конкурират две големи американски фирми – „Рейтеон и „Локхийд Мартин”. Очаква се в близките няколко седмици” да бъде обявен победителят, който ще стане и творец на новата Космическа преграда.
Ключови елементи в дадената система ще станат високочестотен радар и мощен компютър. Те ще „ловят” частици боклук, ще ги нанасят в каталог, за да бъдат в състояние след това да предсказват в какъв момент от времето и в каква точка от пространството следва да се очаква появата им.
Новата „преграда” трябва значително да повиши безопасността на полета на около 1100 спътника, работещи сега в околоземното пространство, а също на МКС и космическия телескоп „Хъбъл”.
Европейски и канадски „очи”
Миналата година Министерството на отбраната на Канада изпрати в Космоса малкия спътник „Сапфир” (с тегло 15 кг и размер не повече от метър). Апаратът на стойност 65 млн. долара беше изведен на полярна синхронна орбита с височина 800 км. В задачите му влиза да работи „ръка за ръка” с Мрежата за космическо наблюдение по проследяване на космическия боклук.
Европа също се старае да създаде система, аналогична на Космическата преграда. Европейската космическа агенция е сключила договор с испанската фирма Indria Espacio за построяването на демонстрационен радар, който да стане основа за тази система. Очаква се тя да влезе в действие към 2019 година, сумата по контракта е 2 млн. долара.
Друго освен наблюдения няма ли?
Важно е, разбира се, навреме да се види падащата ледена висулка от покрива, за да успееш да избягаш навреме, но не по-малко важно е да махнеш тази висулка от покрива, преди тя да падне на нечия глава.
Именно над такава система за ликвидиране на космически „висулки” (в смисъл – космически боклук) работят сега швейцарските инженери. Космически апарат с названието CleanSpace One и стойност 11 млн. долара трябва да бъде пуснат във втората половина на това десетилетие. Първата му задача ще бъде да „хване” два швейцарски спътника, изпратени съответно през 2009 и 2010 г., но вече излезли от строя.
Хващайте се за работа, приятели
Проблемът с космическия боклук носи международен характер. От една страна, „цапат” всички участници в космическата дейност, на първо място Русия, САЩ, Европа, Китай, Япония и Индия. В този списък попадат и страни, които нямат възможност самостоятелно да пращат апарати в Космоса, но все пак имат спътници в експлоатация.
От друга страна, ръкотворните отломки, роящи се в околоземното пространство, представляват еднаква опасност за апаратите и корабите на всички страни, включително МКС.
С цел координация на усилията по борба с космическия боклук страните участнички, включително САЩ, Русия, Китай, Канада, Англия, Италия, Франция, Германия, Индия, Япония, Украйна, а също ЕSA, са учредили Международен координационен комитет по космическия боклук (IADC).
Дейността на този комитет се води в четири посоки. Първата е определяне на обема космически боклук, втората – изучаване на средата на неговото „обитание”, включително каталогизирането на частиците, третата – защита от космически боклук, и четвъртата – минимизиране на щетите, които той може да нанесе.
„Питагоров лост” в борбата
Сред обсъжданите мерки не само в дадения комитет, но и на ниво ООН, е задължителното наличие на „погребален” запас гориво на космическите апарати, който да позволява свалянето им от орбита след завършване на служба, отвеждане на спътниците от орбита на място, където те могат да се намират милиарди години, без да представляват заплаха за другите космически апарати, изпращането на апарати-боклукчии и др.
Всички тези мерки са добри по свой начин, но всички имат общ недостатък – те изискват допълнителни капиталовложения, на което държавите участнички в космическата дейност реагират доста неохотно. Как да мръднат от мъртвата точка?
Навремето Питагор е казал: „Дайте ми опорна точка и ще поместя Земята.” Икономисти от САЩ смятат, че са открили лост, позволяващ, ако не да се помести Земята, то да се очисти пространството около нея.
Това е така нареченият пигувиански данък, с който се облага потребителят, включително за компенсация на щети, които неговата дейност нанася на околната среда. Приложено към космическата дейност, това ще означава, че всички страни участнички ще плащат в международен фонд по очистване на околоземното пространство данъци, които след това ще позволяват на този фонд да анализира работата по събиране на боклуци около нашата планета.
Остава само да се състави съответният международен договор, към който да се присъединят всички страни, така или иначе експлоатиращи космическото пространство. Възможно е започналият вече „ефект на Кеслър” да подпомогне по-бързото му сключване.
VOA
