Kas ir kaip turėtų išvalyti kosmines šiukšles? Ir kaip su tuo susijęs Elonas Muskas?

Balandžio gale kompanija SpaceX, prieš paleisdama dar vieną palydovų, turinčių Žemės gyventojams suteikti prieinamą internetą, seriją, paskelbė apie korekcijas. Nuo Skylink projekto pradžios pernai, astronomai skundėsi, kad ryškias žymes nakties danguje paliekantys aparatai kelia grėsmę visatos stebėjimui. Siekdami pataisyti padėtį, inžinieriai rengiasi naudoti tamsesnę palydovų dangą, o taip pat pakeisti jų skrydžių trajektorijas.

Mokslininkai tikisi, kad privačios kompanijos reakcija į astronomų bendruomenės skundus taps geru pavyzdžiu valstybiniam sektoriui, tačiau supranta, kad mažiau palydovų danguje nebus. Viena per šį mėnesį, vykdydama Starlink programą, SpaceX iškėlė 60 naujų palydovų. Iš viso Žemės orbitoje sukasi daugiau nei 400 jos palydovų. Kompanija rengiasi iš viso iškelti į orbitą keliasdešimt tūkstančių aparatų. Ilgainiui jie prisijungs prie orbitoje skriejančiųkosminių atliekų – nebenaudojamų aparatų, raketų-nešėjų komponentų, dėl gedimų, susidūrimų ir sprogimų susidariusių nuolaužų.

Atsižvelgiant į Amazon, Kanados Telesat, Samsung, o taip pat ir kitų kompanijų, planuojančių iškelti panašiai po tiek pat palydovų, planus, žemoji Žemės orbita (ŽŽO, 160 – 2000 km) gali tapti gan apšnerkšta. Stuart Grey iš UCL sukūrė vizualizaciją, rodančią, kaip pildėsi Žemės orbita nuo 1957-ųjų iki 2015-ųjų: dabar ten daugiau nei 20 tūkstančių objektų, didesnių nei 10 cm.

Orbitinis tiuningas

Palydovų „tonavimą“ SpaceX inžinieriai kuria su dviem astronautų grupėmis. Kompanija dar sausį paleido palydovą su eksperimentine danga, turinčia sumažinti aparato albedo. Jis buvo pavadintas DarkSat, ir iš tiesų jis atrodo tamsesnis, nors ir ne itin. Dar Space X ketina pakoreguoti palydovo padėtį orbitoje – nukreipti saulės skydelius briauna į Žemę taip, kad po pirmos fazės, kai jie būna ryškiausi, kiekvienas aparatas atspindėtų kuo mažiau Saulės šviesos.

Starlink palydovų analizę atlikęs Mičigano universiteto astronomijos profesorius emeritas Patrickas Seitzeris tikisi, kad po modernizacijos stebėtojai jų nebematys. Kompanija daro viską, kad įvykdytų šių metų tikslus: į orbitą nugabenti ne tik krovinius, bet ir žmones.

2011 metais NASA nutraukė Space Shuttle programą, ir astronautai į orbitą kildavo „Sojuz“ erdvėlaiviais. 2014 metais NASA susitarė su SpaceX ir Boeing, ir pirmasis raketos Falcon 9 su ekipažu startas įvyko 2020 metų gegužės 30 dieną. Įvykis svarbus ne tik dėl to, kad amerikiečiai vėl gali patys į kosmosą iškelti pilotuojamus erdvėlaivius, tačiau ir tuo, kad šiuo atveju aparatas NASA nepriklauso ir ji paleidime nedalyvauja, o tiesiog perka bilietus astronautams. Tai yra itin svarbus įvykis kosminių kelionių ir paties kosmoso komercializavimui – privati kompanija gali parduoti „bilietą į kosmosą“ bet kam. Žemės orbitoje nuo to kosminių šiukšlių vargu ar sumažės.

Kam trukdo kosminės šiukšlės?

Astronomai nerimauja, kad palydovai – kaip ir šviesą atspindinčios šiukšlės – trukdys stebėti dangų. Stambių teleskopų statybai jau išleista nemažai lėšų – Čilėje, Atakamos dykumoje statomam Extremely Large Telescope, ar apžvalginiam teleskopui-reflektoriui Veros Rubin observatorijoje (irgi Čilėje).

Pastarojo teleskopo konstrukcija užtikrina labai platų apžvalgos kampą, ir juo mokslininkai rengiasi sekti mažuosius Saulės sistemos objektus, ypač – aplink Žemę skriejančius asteroidus, keliančius potencialią grėsmę mūsų planetai. Taip pat juo bus ieškoma tamsiosios energijos ir tamsiosios materijos požymių.

Šiukšlės yra potenciali grėsmė ir patiems palydovams – gali sutrikdyti orbitą, sugadinti (šia prasme šiukšlės grasina ir TKS). Be to, teoriškai, šiukšlės gali tiesiog užkirsti kelią kosminiams aparatams pakilti virš atmosferos – Kesslerio sindromas.

NASA modeliai rodo, kad ŽŽO jau užtenka stambių atliekų, kad toks procesas galėtų prasidėti – jie prognozuoja, kad netgi nutraukus kosminius skrydžius, stambūs susidūrimai vyks vidutiniškai kas penkerius metus, ir dėl to orbitoje šiukšlių toliau daugės.

NASA skaičiavimais, jau dabar orbitoje yra maždaug pusė milijono smulkesnių nei 10 cm šiukšlių. Naujausias Europos kosmoso agentūros (ESA) atliktas modeliavimas rodo, kad šis skaičius arčiau 900 tūkstančių. Tačiau tikslus smulkių šiukšlių kiekis nežinomas. Jų yra įvairiose orbitose, tačiau daugiausiai – ŽŽO.

Pavojingos šiukšlės

Kartais susidūrimai palydovus sunaikina visiškai. 2009 metais amerikiečių „Iridium 33“ susidūrė su jau „mirusiu“ rusišku ryšių palydovu „Kosmos 2251“. Abu aparatai sudužo, palikdami daugiau nei 600 nuolaužų.

2007 metais kinų kariškiai, bandydami kosminės gynybos technologiją, tikslingai sunaikino vieną iš savo meteorologinių palydovų, Fengyun-1C. Palydovo sprogimą JAV KOP užsakymu sekęs programinio planavimo kompanijos Secure World Foundation direktorius Brianas Weedenas prisimena, kad tada „teko katalogizuoti daugiau nei 3000 objektų“, kuriuos pažėrė vienas aparatas.

Žinoma, imamasi apsaugos nuo šiukšlių priemonių. Palydovuose ir kosminiuose aparatuose yra skydai, skirti apsaugoti juos nuo mažesnių nei 1 cm objektų. Tarkime, TKS yra specialios sekimo priemonės, kuriomis nustatoma susidūrimo rizika. Jau buvo atvejų, kai komandai tekdavo atlikti išvengimo manevrą ar slėptis „Sojuz“ kapsulėse, kai susidūrimo grėsmė buvo per didelė.

Pažymėtina, kad tokios situacijos nepanašios į katastrofą filme „Gravitacija“. Brianas Weedenas sako, kad tikrovėje tai neprimena grandininės reakcijos. Žemoje orbitoje bet kokie objektai greitai praranda greitį, tad ir kinetinę energiją ir žemėdami sudega tankiuosiuose atmosferos sluoksniuose.

„Viskas vyksta kaip su globaliu atšilimu – tai ilgas, santykinai lėtas, dešimtmečius trunkantis šiukšlių kaupimosi procesas, tampantis dideliu neigiamu poveikiu ateityje“, – pasakoja jis. Kad kosminių šiukšlių problema būtų išspręsta, jo nuomone, reikėtų įtikinti palydovus keliančias vyriausybes ir kompanijas, kad rūpinantis ateitimi, joms reikia pakeisti savo elgesį dabar.

Ką gi daryti su kosminėmis šiukšlėmis?

Kol kas elgesys su palydovais kosmose tarptautiniu mastu niekaip nereglamentuojamas. Kiekviena šalis vadovaujasi savo politika, dėl ko nepakankamai koordinuojamas bendradarbiavimas kosminio eismo reguliavimo srityje. NASA ir ESA sudaro orbitinių šiukšlių tyrimo programas ir dar tik pradeda įgyvendinti kai kuriuos projektus.

Japonų projektas Astroscale, kurį planuojama paleisti šiais metais, skirtas magnetiniam šiukšlių gaudymui. Britų RemoveDEBRIS šiukšles gaudys įvairiais būdais – tinklus, bures ir harpūnus. 2019 metais buvo atlikti pirmi bandymai su dirbtiniu taikiniu orbitoje. Prieš kelias dienas Didžiosios Britanijos kosmoso agentūra paskelbė suteiksianti 1 milijoną svarų sterlingų visiems norintiems, kas galėtų sukurti naujus problemos sprendimo būdus.

2019 metų gruodį Europos komos agentūra paskelbė apie pirmąją istorijoje valymo misiją ClearSpace-1. Planuojama 2025 metais paleisti daugiarankį robotą, kuris surinks senų raketų liekanas. Misijos kaina $130 mln. Šiukšlės kartu su robotu-šiukšlininku sudegs atmosferoje. Dabar didžioji dauguma iš orbitos krentančių nuolaužų likviduojasi tokiu neįmantriu būdu. Per metus į okeaną nukrenta arba atmosferoje sudega 200 – 400 objektų. Tikimybė, kad toks objektas pataikys į žmogų – nykstamai maža.

Apie dar vieną įdomų aspektą, susijusį su kosminėmis šiukšlėmis The Conversation straipsnyje svarstė Vašingtono universiteto asist. prof. Saadia Pekkanen. Ji atkreipė dėmesį į tai, kad Kinijos atliktas palydovo Fengyun-1C likvidavimas nuo žemės paleista raketa buvo vertinamas kaip šalies karinių kosminių galimybių plėtimo požymis. Tai yra, kosminių šiukšlių rinkimas ir naikinimas – nesvarbu, kokiais būdais: lazeriais, harpūnais, magnetais, daugiarankiais robotais – gali tik paskatinti ginklavimosi varžybas Žemėje dėl dominavimo kosmose.

republic.ru