Как очистить 170 миллионов кусочков космического мусора?

В марте НАСА опубликовало наиболее полный финансовый анализ космического мусора. Впервые в этом отчете освещаются финансовые затраты и выгоды различных путей борьбы с одной из наиболее быстро растущих опасностей на орбите Земли.

Космическая экономика огромна, но одна из ее самых больших проблем крохотна: космический мусор, столкновение которого с объектом размером даже в пятицентовую монету может нанести катастрофический ущерб. Сейчас на орбиту выводится больше объектов, чем когда-либо в истории. Это увеличивает вероятность столкновений спутников с существующим мусором. Существовали разные подходы к управлению мусором и смягчению его последствий: от законодательных/нормативных мер до технологических.

С ростом активности в космосе мусор представляет собой растущую угрозу низкой околоземной орбите (НОО), наиболее доступной области космоса. На орбите может находиться до 170 миллионов обломков, причем подавляющее большинство из них слишком малы для отслеживания из-за ограничений современных технологий, но не менее опасны. Из 55 000 обломков, которые мы можем отслеживать, более 27 000 объектов, таких как отработавшие ракетные ускорители, активные и мертвые спутники, контролируются глобальной сетью космического наблюдения (SSN) Министерства обороны.

Из-за скорости, с которой объекты движутся на околоземной орбите (около 17 000 миль в час), удар даже небольшого объекта, такого как мяч для пинг-понга, может нанести значительный ущерб или полностью разрушить существующую инфраструктуру, создавая больше фрагментов отслеживаемого и обнаруживаемого размера. Дважды за последний месяц Международной космической станции пришлось выполнять маневры, чтобы избежать столкновений. Помимо немедленной перегруженности НОО, также растет вероятность возникновения синдрома Кесслера, при котором нынешние обломки создают растущий и самовоспроизводящийся каскад орбитального мусора. Политические лидеры начали обращать внимание: сенатор Джон Хикенлупер (демократ от штата Колорадо) – один из лидеров Конгресса по этому вопросу – заявил: «Из-за угрозы, исходящей от мусора, уже находящегося на орбите, просто предотвратить появление большего количества мусора в будущем не представляется возможным. достаточно."

Технологические усилия по ограничению мусора включают создание многоразовых ракет и маневренных спутников. Некоторые спутники могут корректировать свое положение через спутникового оператора, физическое или юридическое лицо, которое управляет спутником. Например, Международная космическая станция выполнила так называемый орбитальный маневр, чтобы уклониться от мусора. Чтобы удовлетворить потребности в очистке, отрасли разработали технологии очистки мусора, такие как наземные лазеры, космические буксиры и космические лазеры. Политика не поспевает за быстрым ростом развивающихся коммерческих космических отраслей. Промышленность также не решается использовать и эффективно внедрять новые технологии, поскольку затраты на них неопределенны.

Никогда не проводилось комплексного анализа затрат и выгод методов очистки (восстановления) мусора, несмотря на наличие надежных данных о количестве объектов в космосе. Этот новый анализ НАСА дает представление о стоимости технологий и времени на их возмещение, давая отраслям лучшее представление о том, как эффективно внедрять новые технологии.

Для создания отчета ученые НАСА создали модель, в которой указаны экономические риски космического мусора, налагаемые на операторов спутников, на основе времени, необходимого для соответствия затратам на очистку, и используемого метода очистки. Затем ученые применили эту модель к двум сценариям: приоритезация разрушения крупных обломков и удаление мусора (то есть избавление от 50 крупнейших и наиболее опасных объектов в космосе) и удаление мелкого мусора (устранение 100 000 кусков мусора размером от 1 до 10 см в космосе). размер).

Вывод 1. Чтобы снизить риски для оператора, мелкий мусор следует удалять, а крупный мусор следует подталкивать во избежание столкновений.

Несмотря на то, что изначально это дорого, удаление мелкого мусора принесет чистую выгоду менее чем за десять лет:

Первоначальные инвестиции могут быть оплачены быстро и иметь большой эффект.

Первоначальные инвестиции могут быть оплачены быстро и иметь большой эффект.

Модели НАСА показывают, что усилия по удалению неотслеживаемого мусора могут принести немедленную выгоду. Для отслеживаемого мусора потребуется всего 3-4 года, чтобы окупить первоначальные затраты.