Синдром Кесслера

Синдром (эффект) Кесслера — теоретическое развитие событий на околоземной орбите, когда космический мусор, появившийся в результате многочисленных запусков искусственных спутников, приводит к полной непригодности ближнего космоса для практического использования[1]. Впервые такой сценарий детально описал консультант НАСА Дональд Кесслер в 1978 году[2][3].

Появление и исчезновение космического мусора
Иллюстрация NASA, изображающая известный на 2005 год космический мусор.
Околоземный космический мусор известный на 2009 год.

Каждый спутник, космический зонд или пилотируемая миссия могут быть потенциальными источниками космического мусора. По мере роста количества спутников на орбите и устаревания существующих риск лавинообразного развития синдрома Кесслера всё возрастает.

К счастью, взаимодействие с атмосферой на низких околоземных орбитах, которые используются чаще всего, постепенно уменьшает количество мусора. Столкновения летательных аппаратов с мусором на меньших высотах также не столь опасны, поскольку при этом любые тела теряют скорость, а с ней — и свою кинетическую энергию, а затем, как правило, сгорают в плотных слоях атмосферы.

На высотах, где нагрев в результате торможения об атмосферу незначителен (от 700 до 1000 километров) , время жизни космического мусора значительно возрастает. Слабое влияние атмосферы, солнечного ветра и притяжения Луны могут постепенно привести к снижению его орбиты, но на это может потребоваться не одна тысяча лет.

По моделям NASA, на низкой околоземной орбите (высота 200—2000 км) уже с 2007 года было достаточно крупного мусора и спутников для начала синдрома. Согласно расчётам, в среднем каждые пять лет будут происходить крупные столкновения, даже при условии полного прекращения космических запусков, а количество мусора будет расти[4].

Серьёзность
Космический мусор, появившийся через 50 минут после столкновения спутников в 2009 году.

Коварство синдрома Кесслера заключается в «эффекте домино». Столкновение двух достаточно крупных объектов приведёт к появлению большого количества новых осколков. Каждый из этих осколков способен в свою очередь столкнуться с другим мусором, что вызовет «цепную реакцию» рождения всё новых обломков. При достаточно большом количестве столкновений или взрыве (например, при столкновении между старым спутником и космической станцией или в результате враждебных действий) количество лавинообразно возникших новых осколков может сделать околоземное пространство совершенно непригодным для полетов[5].

В феврале 2009 года произошло первое в истории столкновение спутников, российский военный спутник связи Космос-2251 столкнулся с американским спутником связи Iridium 33.

В марте 2021 года произошло второе столкновение спутников, китайский метеоспутник «Yunhai 1-02» столкнулся с обломком российской ракеты-носителя «Зенит-2», запускавшей разведывательный спутник «Целина-2» в 1996 году[6].

15 ноября 2021 года Россия испытала новейшее противоспутниковое оружие, сбив недействующий спутник Целина-Д, что породило десятки тысяч мелких обломков, часть из которых пересекает орбиту МКС. Космонавты и астронавты вынуждены были в экстренном порядке эвакуироваться на борт космических кораблей для возможной экстренной отстыковки и возвращения на землю. МКС удалось избежать столкновения с мусором, однако со временем остальная часть обломков советского спутника потеряет высоту, и угроза для станции лишь возрастет.[7]

Предложения по сокращению замусоренности космоса

Предлагается уже на этапе проектирования спутников и верхних ступеней ракет предусматривать средства их удаления с орбиты — торможения до скорости входа в плотные слои атмосферы, где они сгорят, не оставляя опасных крупных частей, либо перевод на «орбиты захоронения» (значительно выше орбит ГСО-спутников).

Также разрабатываются экспериментальные методы для изменения орбит элементов космического мусора, например, с помощью мощного наземного лазера непрерывного действия[8] или лазеров космического базирования.

В культуре
  • «Гравитация» — художественный фильм, изображающий столкновения станций и космического мусора
  • «Planetes» — манга и сериал о сборщиках космического мусора
  • «ВАЛЛ-И» — фильм о роботах, один из которых собирал мусор на Земле. В эпизоде, где космический корабль забирает Еву с Земли, он пробивает слой космического мусора.

См. также

Примечания
  1. Взрыв спутника приблизил время цепной реакции Архивировано 13 октября 2009 года.
  2. D. J. Kessler, Burton G. Cour-Palais. Collision Frequency of Artificial Satellites: The Creation of a Debris Belt (англ.) // Journal of Geophysical Research : journal. — 1978. — Vol. 83. — P. 63. Архивировано 15 мая 2011 года.
  3. D. J. Kessler. Collisional Cascading: The Limits of Population Growth in Low Earth Orbit (англ.) // Advances in Space Research : journal. — Elsevier, 1991. — Vol. 11. — P. 2637—2646. — doi:10.1016/0273-1177(91)90543-S.
  4. An Assessment of the Current LEO Debris Environment and the Need for Active Debris Removal // NASA, Liou — 2010: «However, even before the ASAT test, model analyses already indicated that the debris population (for those larger than 10 cm) in LEO had reached a point where the population would continue to increase, due to collisions among existing objects, even without any future launches. The conclusion implies that as satellites continue to be launched and unexpected breakup events continue to occur, coimnonly-adopted mitigation measures will not be able to stop the collision-driven population growth.» — «Однако, даже до теста противоспутниковой ракеты (2007) анализ с помощью моделей привел к выводу, что количество мусора (крупнее 10 см) на НОО достигло точки, после которой оно будет увеличиваться из-за столкновений между существующими объектами, даже без каких-либо будущих запусков. Вывод предполагает, что … обычные меры не смогут остановить рост количества из-за столкновений»
  5. Orbiting Junk, Once a Nuisance, Is Now a Threat // New York Times (англ.)
  6. Chinese Satellite, Russian Rocket Piece May Have Crashed in Space
  7. Россия подтвердила испытания противоспутникового оружия. США обвиняли Москву в создании опасности для МКС. BBC News Русская служба (15 ноября 2021). Дата обращения: 3 декабря 2021.
  8. Обосновано перемещение орбитального мусора лазером (недоступная ссылка). Дата обращения: 20 марта 2011. Архивировано 16 апреля 2012 года.

Литература
  • D. J. Kessler, B. G. Cour-Palais. Collision Frequency of Artificial Satellites: The Creation of a Debris Belt. // Journal of Geophysical Research, Vol. 83, No. A6, pp. 2637—2646, June 1, 1978.
  • Donald J. Kessler, et al. The Kessler Syndrome: Implications to Future Space operations (англ.) // 33rd ANNUAL AAS GUIDANCE AND CONTROL CONFERENCE. — 2010. — Iss. February. Архивировано 13 декабря 2016 года.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.