Текст книги "Мусор преграждает путь в Космос."

6. Орбитальные отбросы в ОКП

Общепризнанно, что количество выработавших ресурс спутников, различных ступеней ракет и фрагментов, сопровождающих каждый запуск, достигло предела, за которым оно начинает создавать серьёзную угрозу не только для пилотируемых орбитальных станций и функционирующих космических аппаратов (КА), но и экологии Земли и околоземного космического пространства. Однако, не только орбитальные техногенные объекты, но и сами экипажи пилотируемых летательных аппаратов и пилотируемых орбитальных станций вносят заметную лепту в процесс замусоривания, а точнее сказать загаживания ОКП.

Известно, что каждый человек в процессе жизнедеятельности «производит» несколько килограммов жидких, полужидких и газообразных отбросов. В сутки здоровый человек выделяет в среднем 1,5 литра жидких и около 250 граммов твёрдых отходов. Сюда же следует добавить пищевые отбросы и санитарно-гигиенические. Космонавты не составляют исключения, и хотя частично отбросы их жизнедеятельности удаётся регенерировать, всё же некоторая их доля – довольно заметная – остаётся не использованной и нуждается в удалении.

Отбросы орбитальной ракетно-космической деятельности (Орбитальные отбросы) могут быть определены как продукты жизнедеятельности космонавтов в околоземном космическом пространстве (ОКП). Этот деликатный мусорный орбитальный экскрет не может длительное время находиться на борту ограниченного в жизненном пространстве летательного аппарата, должен периодически изолироваться от его атмосферы и удаляться наружу.

Для уменьшения отбросов космонавтов кормят научно разработанной «пищей из тюбиков» – рафинированной и сбалансированной по энергетическому и витаминному составу калорийной пищей и используют специальные туалеты. Проблема бани также решается применительно к стеснённым условиям космического аппарата, и вместо ванной и душа приходится обходиться влажными обтираниями.

Отметим, что обеспечение нормальны бытовых условий в замкнутом ограниченном пространстве космического аппарата в условиях невесомости оказалось трудной задачей. Неожиданные проблемы возникали при выполнении практически всех физиологических отправлений.

Первым космическую еду испытал на себе космонавт Герман Титов. За двадцать пять часов полёта Титов успел принять пищу три раза, однако по его словам, на Землю он вернулся голодным. На первое у него был стакан овощного супа-пюре, на второе – печёночный паштет; на третье – стакан черносмородинового сока. Следующие космонавты, возвращаясь с орбиты заявляли, что голодают и это мешало им нормально трудиться. Тогда в меню внесли изменения. В него добавили говяжий заливной язык, пирожки с рыбой, украинский борщ, антрекоты, пожарские котлеты, куриное филе, соки более 20 наименований, фруктовые пюре и овощные соусы.

К началу 1980-х годов космический ассортимент включал более 200 наименований. По результатам дегустаций составляется меню на 8-дневный цикл; спустя 8 дней меню повторяется. У космонавтов четырехразовое питание. Меню строго расписано, лишнего есть нельзя.

Ставшие символом космического питания тюбики сейчас используются редко – пища в основном расфасована по банкам. Еду разогревают или едят прямо из пакетов.

Едят в космосе с закрытым ртом и при включённом пылесосе – не дай бог крошка улетит. Крошка, которая на Земле упадёт на пол, в условиях невесомости останется висеть в пространстве; она может не только попасть с глаз, но и в нос, и в дыхательные пути. Поэтому, например, хлеб для космонавтов, чтобы не создавать крошек, готовится порционными ломтиками. Их можно полностью положить в рот, а не откусывать от большого каравая,

Освобождение от продуктов жизнедеятельности космонавтов на борту космического аппарата также является весьма проблематичным. Например, космонавты-исследователи первых спутников, чтобы помочиться, были вынуждены пользоваться специальными памперсами. Во время запуска и приземления астронавты также надевают подгузники для взрослых. Иначе непроизвольно выделившаяся моча может нарушить показания датчиков индивидуального скафандра.

На космических кораблях тоже есть унитазы, и выглядят они примерно так же, как на Земле [32], но имеют ряд конструктивных особенностей. В унитазе предусмотрены специальные крепления для ног, чтобы не оторваться от сиденья. Кроме того, под каждого космонавта чётко подгоняется по размерам его сиденье, т. е сиденье делают под каждую попу индивидуально. Работает система дефекации по принципу пылесоса – часть человеческого тела, ответственная за процесс освобождения от отбросов, состыковывается с подходящим узлом туалета, и там создаётся пониженное давление. Иными словами – туалет отсасывает у космонавта его отходы.

Все отбросы сортируются и какое-то время хранятся на борту. Моча всасывается и собирается в 20-литровые контейнеры. Эти контейнеры затем перегружаются на грузовые космические корабли “Прогресс” и доставляются на землю, некоторые контейнеры сгорают при входе в верхние слои атмосферы. Для твёрдых отходов используются специальные сетчатые пластиковые мешки. Через отверстия в них проходит поток воздуха, и в результате все экскременты оказываются в мешке

До 1995 года отходы жизнедеятельности космонавтов обитаемых космических кораблей собирались в пластиковые пакеты. Пакеты с отбросами ежесуточно «выстреливались» с помощью специального устройства в ОКП и становились самостоятельными спутниками – «киндер-сюрпризами». Попадая в космический холод, они леденеют и становятся неотличимыми от других фрагментов орбитального или космического мусора. Так отбросы орбитальной ракетно-космической деятельности могут кружить в ОКП долгие годы или десятилетия, пока не снизятся до относительно плотной атмосферы. На высотах ниже ~ 200 километров они тормозятся и сгорают. После 1995 года практика загаживания ОКП отбросами пилотируемых орбитальных аппаратов была прекращена, однако многие ассенизационные контейнеры ещё остаются в ОКП.

В настоящее время наземными средствами контроля космического пространства США официально каталогизировано (т. е. регулярно сопровождается и идентифицировано с источником происхождения) более десяти тысяч объектов, находящихся на околоземных орбитах – в том числе и замороженных орбитальных отходов. Общее же количество обнаруженных и сопровождаемых объектов с эквивалентным диаметром более 10 см превысило 13300 [33].

До сих пор в области геостационарной орбиты (ГСО) каталогизированы, в основном, только объекты крупнее 1 м в поперечнике. При этом достоверно известно о существовании значительного количества не каталогизированных объектов размером от 0.2 до 1.5 м, сопровождающих запуски КА, а также возникающих при разрушении крупных объектов.

Следует отметить, что практически все объекты орбитального мусора на ГСО остаются там навсегда, накапливаясь со временем численно и увеличивая вероятность столкновения с КА. Регулярные международные кампании по наблюдению области ГСО, в т. ч. с использованием телескопов 1-м класса, выявили наличие сотен не каталогизированных фрагментов размером от 10 см до 50 см – в том числе и, предположительно, орбитальных отбросов.

Что касается мусорного экскрета в виде орбитальных отбросов, то он, представляя собой продукты жизнедеятельности космонавтов, не может игнорироваться при современном состоянии ракетно-технической деятельности. Такие экскреты заметно пополнили «мусорную свалку» ОКП и в связи с интенсификацией освоения Космоса становятся заметной составляющей загрязнителей ОКП.

Вот как описывает космонавт С.Кричевский накопление отбросов в космической станции "Мир" [34].

«В гермоотсеках станции образовывалось огромное количество отходов жизнедеятельности и работы экипажа: за полгода полета двух человек возникала свалка разнообразного мусора массой в 1 тонну и объёмом в несколько кубических метров. За год накапливалось более 2 тонн отходов, а за 15 лет работы станции их общий объем составил более 30 тонн. До 1995 года всё это погружали в контейнеры и отстреливали за борт, что было небезопасно для космических объектов, в том числе для самой станции. Затем мусор начали увозить пустыми "грузовиками" и шаттлами. Но куда увозить? Ясное дело, на Землю. Кроме того, вокруг станции образовалась загрязнённая внешняя атмосфера из продуктов работы двигателей, топлива, различных примесей и предметов, появившихся в результате работы космонавтов в открытом космосе. Эти загрязнения простирались на десятки метров вокруг станции и мешали проведению исследований с применением бортовой оптической аппаратуры».

По оценкам космонавта несколько сотен контейнеров с отбросами от орбитальной станции «Мир» всё еще вертятся вокруг Земли. К примеру, в 1991 году один из таких контейнеров (от американской станции Skylab) упал в Австралии и убил корову [34].

Если к этим объектам добавить выброшенные отбросы от других пилотируемых летательных аппаратов и спутников, которые не оснащены контейнерами доставки этих грузов на Землю, то количество «киндерсюрпризов» с отходами жизнедеятельности космонавтов может увеличиться до тысяч.

Проблема орбитальных отбросов не теряет своей актуальности и требует цивилизованного научного решения. Например, за сутки на орбите в российском модуле МКС собирается до трёх килограммов отбросов и мусора. Российские учёные готовы создать на орбите такую систему, которая бы утилизировала эти экскреты, а затем возвращала их уже в виде воды в цикл действующей системы жизнеобеспечения, в том числе водообеспечения. Ммикробиологи предложили уничтожать органические экскреты специальными бактериями [35]. Это эффективно и экологически безопасно. «Мусорщиками» будут бактерии Клостридиум термацелиум, традиционное место обитания которых – почва. Они будут разлагать целлюлозу и превращать её в жидкость. Другие бактерии эту жидкость должны превратить в воду. Именно вода будет конечным продуктом после переработки органических экскретов на борту орбитальной станции.

Выбор целлюлозы как вещества, подлежащего трансформации, не случаен, а острая космическая необходимость. Именно салфетки, основой которых является целлюлоза, составляют на орбите основную часть мусорных экскретов. В сутки космонавт использует несколько комплектов салфеток: специальные – для рук, лица, полотенца гигиенические влажные и сухие. Г олову и тело космонавты моют тоже салфетками. Особенно их расход увеличивается, если на борту женщина.

Уничтожение орбитальных экскретов при использовании бактерий, безусловно, весьма перспективный способ решения этой проблемы, однако пока он находится в стадии лабораторных экспериментов и в ближайшее время вряд ли появится в обитаемых орбитальных КА.

Многие страны активно осваивают ОКП, используя не только беспилотные спутники, но и пилотируемые летательные аппараты. В ОКП в последние годы стало престижно летать состоятельным людям на так называемые туристические орбитальные экскурсии. Летательные аппараты для подобных путешествий, как правило, не оборудованы системами сбора и возвращения экскрементов на Землю. Поэтому ОКП ещё долго будет смесью мусорки металлолома, свалки и бесплатного «космического туалета».

7. Как избавиться от орбитальных мусорных экскретов

Повышенная опасность орбитального и космического мусора связана с тем, что он перемещается в околоземном пространстве с огромной скоростью – в среднем 10 – ь 15 километров в секунду. Поэтому даже частица, линейные размеры которой составляют лишь 1 сантиметр, может серьёзно повредить космический аппарат. Такая частица обычно летит в 20 раз быстрее пули. Для космического аппарата встретиться с такой частицей – всё равно что столкнуться с легковым автомобилем среднего класса, движущимся со скоростью 80 километров в час. И такие аварии случаются, хоть пока и нечасто. Зато «встречи» с более мелкими частицами происходят уже регулярно.

Обшивка возвратившихся из космоса летательных аппаратов оказывалась усеяна выбоинами и царапинами до сантиметра глубиной. 80 раз на «шаттлах» приходилось менять иллюминаторы. На доставленных на Землю солнечных батареях орбитального телескопа «Хаббл» было обнаружено немало царапин, вмятин и пробоин.

Особенно остро проблема безопасности стоит перед пилотируемыми космонавтами космическими станциями, поскольку сквозное повреждение КА может привести к гибели экипажа. Опыт эксплуатации международных космических станций (МКС) показал необходимость не реже раза в год совершать маневрирование, чтобы избежать опасного сближения с крупными объектами. Повышение безопасности станции можно при её компоновке, размещая жизненноважные агрегаты за второстепенными.

Наиболее эффективным средством защиты космонавтов считаются [20] защитные экранные конструкции. Один из таких экранов, изготовленный во Фрайбурге по заказу Европейского космического агентства для научно-исследовательского лабораторного модуля «Колумбус», показал свою эффективность.

Экраны разрабатываются, чтобы обеспечить безопасность космонавтов в ОКП, задерживая или отбрасывая частицы с линейными размерами до 2-х сантиметров и скоростями до 7 километров в секунду [36]. Они мыслятся состоящими из нескольких слоёв: снаружи – листовой алюминий, под ним – керамические и полиамидные волокна. Конечно, более массивный экран смог бы задерживать более крупные частицы и даже фрагменты мусора, но он должен удовлетворять довольно жёстким финансовым и геометрическим требованиям. Стоимость его доставки в космос не должна выходить за разумные пределы.

Рассматриваются и другие методы защиты от орбитального мусора: например, передвижной экран, который реагирует на сигнал, подаваемый системой автоматического обнаружения, и тотчас занимает «оборонительную» позицию.

Наиболее приемлемым с экономической и технической точек зрения, по нашему мнению, является разработка вариантов защитных экранов из «орбитального утиля». Речь идёт об использовании узлов и агрегатов орбитальных отходов – в первую очередь солнечных батарей спутников и орбитальных космических станций. Более подробно это предложение обсуждается в разделе 3. нашей книги.

Понятно, что использование экранов – это лишь частичное решение проблемы безопасности космических полётов. Однако, по мнению экспертов, технические средства радикальной очистки ОКП от хлама в обозримой перспективе созданы не будут. Более того, даже если с сегодняшнего дня вообще прекратить запуски в Космос каких бы то ни было новых аппаратов, всё равно мусора там год от года будет прибывать. Главный источник загрязнения – это случайные взрывы ракет-носителей и космических аппаратов: они дают до 80 % всех объектов орбитального мусора размером более 5-ти сантиметров [36]. Каждый год происходит в среднем 4 таких взрыва. Они объясняются наличием на борту источников и накопителей энергии – таких как компоненты топлива, аккумуляторные батареи, газовые баллоны и прочее. Между тем, каждый такой взрыв приводит к более значительному увеличению числа только наблюдаемых элементов космического мусора (а сколько ненаблюдаемых!), чем все запуски космических аппаратов за год.

Приведём по литературным данным наиболее перспективные методы очищения околоземного космического пространства от мусорных экскретов.

Аэрогелиевая тормозящая сфера

Сфера NERF диаметром 1,6 км, состоящая из сверхлегкого пористого материала (аэрогеля), по замыслу её создателей, должна принимать на себя удары частиц орбитального мусора и замедлять их. Таким образом происходит постепенное снижение скорости движения мусора, снижение его и очистка орбиты.

Достоинством этого проекта является возможность борьбы даже с самыми мелкими (менее 1 мм) частицами мусора. К тому же, аэрогель настолько лёгок, что отколовшиеся куски самого шара не способны повредить космические аппараты. Стоимость такого "мусоросборщика" относительно невелика – кусок аэрогеля, помещающийся на ладонь, стоит около 100 долл. Вся сфера NERF будет стоить всего около 1 млн долл.

Недостатком этого проекта признана малая эффективность сферы. Прежде всего, очистка с помощью аэрогеля займет много времени, поскольку крупные, – более 1 см, частицы будут «прошивать» шар насквозь, лишь незначительно снижая свою скорость. Крупные фрагменты орбитального мусора будут вырывать сквозные «туннели» в нём. Кроме того, сам шар сможет стать препятствием для движения спутников и орбитальных станций. Возникнет проблема его демонтажа и удаления из ОКП по окончании срока эксплуатации.

Лазерная «метла»

Перспективная технология очистки околоземного пространства от мелкой пыли открывается с использованием высокоэнергетических лазеров. Суть такой «уборки» заключается в нагреве частиц мусора лазерным лучом, в результате чего испаряется поверхностный слой вещества частицы и создаётся реактивная сила в направлении противоположном испарению. Современные лазеры производят от 100 импульсов в секунду, что позволяет создать достаточно большую совокупную тягу. Оценки показывают, что таким способом можно снизить высоты орбит частиц мусора до 200 км, после чего он начнёт активно снижаться.

Специалисты ВВС США рассчитали, что лазерная установка стоимостью около 200 млн долларов, размещённая в районе экватора, способна за два года очистить ОКП на высоту до 800 км. Ученые НАСА в настоящее время активно работают над лазерной "метлой", защищающей орбитальные космические станции от частиц космического мусора диаметром от 1 до 10 сантиметров. Как ранее говорилось, сегодня обшивка МКС способна выдержать удар мусора диаметром менее 1 см, а станции наблюдения на поверхности Земли могут предупредить космонавтов об опасности столкновения с мусором крупнее 10 см. Орбитальные объекты с размерами в этом интервале представляет смертельную опасность для обитателей станции. Разрабатываемый лазер должен закрыть эту брешь в защите. Предполагается, что лазерный испаритель будет автоматически наводиться на цель, разогревать частицу мусора и придавать ей импульс схода с орбиты станции.

Достоинством этого проекта является, пока чисто теоретически, возможности создания активной системы защиты космических аппаратов и высокой эффективности работы по очистке ОКП с поверхности Земли. Существуют и серьёзные технические проблемы, связанные со сложностью систем обнаружения, наведения и сопровождения малых объектов, движущихся с огромными скоростями.

Кроме того практическое воплощение этой идеи входит в противоречие с существующими международными договорами о запрещении размещения в космосе какого-либо оружия, включая лазерное. Проект наземного очищающего лазера формально может рассматриваться как противоспутниковое оружие.

Торможение орбитального объекта надувным шаром

Одним из стандартных элементов оборудования спутников в будущем может стать надувной шар GOLD. Это простое устройство представляет собой наполняемую газом оболочку и небольшой баллон с газом. В нерабочем состоянии GOLD занимает мало места, а в случае необходимости газ наполняет оболочку, и рядом со спутником надувается шар диаметром до нескольких сотен метров. Благодаря трению об атмосферу нашей планеты эта конструкция эффективно тормозит спутник, заставляет его снизиться и в конечном итоге сгореть в плотных слоях атмосферы.

Достоинство данной идеи в дешевизне и простоте реализации на любых космических аппаратах. Проект GOLD обладает рядом неоспоримых преимуществ перед другими аналогичными предложениями. Изготовление таких устройств недорого, эти устройства могут сразу встраиваться в верхние ступени ракет, препятствуя появлению новых единиц орбитального мусора. И, даже если оболочка воздушного шара будет повреждена осколками или частицами мусора, то её жесткости, по словам проектантов, должно хватить для успешного завершения основной функции устройства.

Однако есть и серьёзные недостатки в том, что воздушный шар уязвим для микрометеоритов и частиц пыли, не говоря уже об объектах большего размера. Кроме того, шар может представлять препятствия в нормальном функционировании КА.

Солнечный парус как тормозная система

Идея использования механического давления света была реализована НАСА посредством запуска на орбиту небольшого спутника NanoSail-D, оснащенного солнечным парусом. Спутник успешно испытал оборудование для развертывания тончайшего полимерного паруса, который продемонстрировал эффективность аэродинамического торможения в разреженной атмосфере на высоте 650 км. Инженерам НАСА удалось поместить парус площадью более 9 м² и устройство для его развертывания в коробку размером с батон хлеба. Это достижение позволит в дальнейшем оснащать подобным тормозным «парашютом» практически любые спутники. Преимущества паруса заключаются в малом весе оборудования и возможности замедлять и улавливать микроскопические частицы мусора без особого ущерба для главной задачи – увода старого спутника с орбиты. Недостаток видится в невысокой надежности систем, разворачивающих парус; история космонавтики знает слишком много неудач в этой области.

Индукционное торможение магнитным полем Земли

Одним из самых перспективных способов увода отработавших спутников с орбиты признана система EDT, разработанная НАСА. Её работа базируется на принципе закона Ампера, утверждающего что на движущийся проводник с током в магнитном поле действует некоторая сила. Устройство EDT представляет собой длинный гибкий электропроводящий кабель, на одном конце которого размещается груз, а на другом – спутник. При орбитальном движении система пересекает силовые линии магнитного поля Земли и испытывает воздействие силы, противоположной направлению движения электрического кабеля. Таким образом должно происходить торможение аппарата. С помощью EDT разработчики проекта обещают спустить спутник с высоты 1390 км до плотной атмосферы всего за 37 дней, тогда как без подобного вмешательства он провел бы на орбите Земли 9000 лет.

Полезным "побочным эффектом" использования EDT является генерация электрического тока, который может использоваться бортовой аппаратурой спутника, в том числе для сматывания и разматывания кабеля. Если космический аппарат с помощью собственного генератора (например солнечной панели) преодолеет наведенные токи в кабеле, то орбиту можно наоборот поднять. Таким образом, EDT может успешно заменить ракетный двигатель, в том числе на зондах, работающих на орбитах других планет. По расчётам специалистов НАСА, 20-км кабель сможет вырабатывать до 40 кВт электроэнергии, что достаточно даже для пилотируемых полётов.

Следует заметить, что широкое применение EDT осложняется отсутствием достаточной экспериментальной базы и некоторыми проблемами, связанными с колебаниями двух масс, которые порождают на электрическом кабеле механические вибрационные силы.

Орбитальная мусорная сеть для крупного мусора

Оборонное агентство DARPA работает над проектом большой электродинамической сети EDDE, способной собирать на низкой околоземной орбите фрагменты мусора тяжелее 2 кг. Осуществлять эту идею призван орбитальный «тральщик», представляющий собой группу небольших аппаратов и солнечных панелей общим весом около 100 кг. Каждый модуль EDDE имеет небольшую сеть весом 50 г. Она с помощью специального устройства способна захватывать небольшие объекты, движущиеся со скоростями 2–3 м/с относительно модуля. Планируется, что сеть EDDE будет запускаться в направлении скопления космического металлолома, разворачиваться и спускаться в направлении Земли.

Разработчики сети EDDE планируют её возможность активно маневрировать, обходя спутники и наводясь на новые цели, а захваченный орбитальный мусор в это время продолжит падение в плотную атмосферу.

Расчёты показали, что для удаления с низкой околоземной орбиты более чем 2400 объектов орбитального мусора или орбитальных отходов весом более 2 кг каждый, понадобится 12 сетей EDDE общим весом около 1 т.

По мнению разработчиков, за 7 лет 12 аппаратов EDDE способны полностью очистить ОКП от крупных кусков орбитального хлама. Первый полёт аппарата EDDE запланирован на 2013 год, а разворачивание всей группы должно начаться в 2017 году.

Безусловно, заявленный агентством DARPA проект поражает масштабом и размахом, однако его реализация в заявленные сроки, по нашему мнению, не реальна. При воплощении этого амбициозного проекта «в металл» и натурных экспериментах разработчиков ждут непреодолимые технические и финансовые трудности…

Более реалистичен и сравнительно дёшев проект запуска на орбиты ОКП пыли, тормозящей движение мусора. Американские учёные из Научно-исследовательской лаборатории ВМС США предложили оригинальный способ удаления орбитального мусора [37]. Этот метод ориентирован на устранение обломков и частиц небольших размеров (до 10 см). Многочисленные частицы такого диаметра не менее опасны, чем крупные объекты: за маленькими фрагментами невозможно следить, а повреждения, наносимые ими, могут оказаться весьма серьёзными. Расчётное пространственное распределение этих обломков напоминает распределение 19 тысяч занесённых в каталоги массивных объектов, которые находятся на орбите Земли, но смещено на большую высоту.

Время жизни орбитального мусора растёт вместе с так называемым баллистическим коэффициентом В, определяемым как отношение массы объекта М к площади его эффективного сечения S и коэффициенту аэродинамического сопротивления движению С_х [38]:

В = М/ C_xS,

где S = (I·d) ² – среднегеометрическое значение площади неориентированного осколка;

I, d – длина и ширина мусорного фрагмента.

Известно, что фрагменты и частицы орбитального мусора со значениями баллистического коэффициента В от 3 кг/м² до 5 кг/м² скапливаются на высотах около 1000 км над Землёй и могут находиться там веками. Если эти объекты находятся ниже 900 км, где сопротивление среды заметно возрастает, максимальное время их жизни сокращается до 25 лет [37].

Таким образом, суть задачи освобождения от орбитального мелкофракционного мусора сводится к уменьшению высот его полёта до 900 км и ниже. Дальнейшее его «провисание» будет происходить естественным путём ускоренным темпом. Проблема может быть решена путём увеличения сопротивления движению этих частиц на орбитах.

Авторы предлагают использовать для этого вольфрамовые пылевые частицы диаметром 2(А50 мкм, доставленные на квазикруговую полярную орбиту, которая также будет сокращаться за счёт сопротивления среды. Скорость этого процесса зависит от размеров и плотности частиц. Её можно контролировать, если тщательно спланировать траектории орбитального мусора и траектории воздействующей на него металлической пыли. При использовании вольфрамовых мелкодисперсных частиц, по расчётам авторов предложения, эти объекты будут снижаться синхронно. Синхронизация даст возможность уменьшить толщину пылевого слоя AR (см. ниже приведённую схему), которая необходима для очистки требуемого интервала высот 5R.

По расчётам исследователей, для перевода небольших обломков с орбиты высотой 1100 км на 900-километровую понадобится слой 30-микрометровой вольфрамовой пыли толщиной в 30 км и общей массой "всего" в 20 тонн. Процесс искусственного снижения мусора при этом растянется на 10 лет.

Микроскопические пылевые частицы, как уверяют авторы проекта, не будут угрожать работе спутников. Поскольку микрометеориты космического мусора ежедневно доставляют огромные объёмы пыли к Земле, дополнительные 20 тонн вольфрамовой пыли не нарушат установившегося природного равновесия.

Предложенный способ очищения ОКП от мусорных орбитальных экскретов достоин внимания, однако он совершенно не проработан технически и имеет немало «подводных камней». В качестве замечаний к нему следует указать на неопределённость вопросов доставки и распыления металлической пыли на заданных высотах. Как можно сформировать в условиях невесомости равномерный пылевой слой? Не возникнет ли при распылении частиц облако неопределённой конфигурации и нерегулируемых размеров? Как привнесённая в ОКП пыль может повлиять на прохождение солнечной радиации к Земле и не окажет ли она негативного экранирующего воздействия на теплообмен, а значит и на климат планеты?

Кроме технических проблем и вопросов следует иметь в виду международный характер такой акции, затрагивающей интересы всего человечества. Поэтому необходимо проведение обсуждения этой проблемы научным международным сообществом.

Кстати, такие обсуждения должны предварять и любые другие активные вмешательства в ОКП, которые могут иметь непредсказуемые последствия для биосферы планеты.

Буксировка орбитальных экскретов на «космическое кладбище» и за пределы ОКП

Ни в околоземном космическом пространстве, ни в Космосе нет межгосударственных границ, поэтому долгое время космические державы размещали свои спутники там, где считали нужным. В результате «ёмкость» удобных орбит уже сегодня практически исчерпана. На низких околоземных орбитах, то есть на высотах до двух тысяч километров, сегодня находятся несколько сотен активных и более двух с половиной тысяч уже не действующих спутников, и численность этой летающей орбитальной свалки стремительно растёт. Ещё хуже обстоят дела на геостационарной орбите, расположенной на высоте ~ 36 тысяч километров. Её главное достоинство в том, что находящиеся на ней спутники неподвижны относительно Земли. Это позволяет вести с них наблюдение и обеспечивать надёжную связь на территории, превышающей 90 % земной поверхности.

Обычно спутник – например, спутник связи, – используется от пяти до десяти лет. Потом он технологически и физически устаревает, и ему на смену запускают новый. Сегодня 95 % спутников – попросту металлолом, и этот хлам способен захламлять ОКП веками. Время орбитального существования экскретных объектов Т₀ в космическом пространстве очень велико. На геостационарной орбите Т₀ может достигать миллионов лет, на низких околоземных орбитах Т₀ оценивается от нескольких сотен до нескольких тысяч лет.

Из-за «перенаселённости» некоторых орбит возникают аварийные ситуации. По расчётам специалистов, при такой тесноте на геостационарной орбите высока вероятность возникновения так называемого «каскадного эффекта», то есть цепи последовательных столкновений, способных привести не только к разрушению действующих космических аппаратов, но и к образованию огромного количества мелкого мусора. Чтобы предотвратить перенасыщение геостационарной орбиты орбитальными экскретами, ООН объявила её «ограниченным природным ресурсом». Теперь места там «выдаются» строго по заявкам претендующих на это стран.

Чтобы решить проблему дефицита места на геостационарной орбите, на международном уровне было предложено уводить вышедшие из строя спутники на так называемую «орбиту захоронения», расположенную на высотах в 200–300 километров выше рабочей орбиты.