Hvordan lav jordbane blir til en søppelhaug

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

Søppelsporet til mennesket har lenge strukket seg utover planeten, langt ut i verdensrommet. Mens aktivister og politikere bestemmer seg for hva de skal gjøre med husholdningsavfallet på jorden, samler tonnevis av utstyr som er brukt opp i baner.

La oss finne ut hva romdumpene er laget av, hvor de er plassert og om "himmelsk" rusk kan falle på hodene våre (spoiler: dette har allerede skjedd).

Hva slags søppel flyr i verdensrommet

Romalderen begynte med oppskytingen av den første kunstige satellitten i 1957. Siden den gang har menneskeheten skutt opp mange raketter og satt nesten 11 000 satellitter i bane. De siste årene har antallet romoppdrag økt dramatisk. Nå utforskes nærjorden ikke bare av stater - private firmaer og ideelle organisasjoner har sluttet seg til virksomheten. Belastningen på banene vokser.

Hvordan antallet objekter i nær-jordens rom endret seg

Imidlertid bryter satellitter, som enhver annen teknikk, ned og blir foreldet. De erstattes av nye enheter, og de mislykkede enhetene blir tvunget til å leve ut livet i bane i form av skrapmetall. I nære og fjerne omgivelser på planeten vår har "dumper" dukket opp.

Alle ubrukelige tekniske gjenstander og deres fragmenter er klassifisert som romrester. Det meste er brukt rakett-etapper, gamle satellitter og deres fragmenter. Til tross for de konstante lanseringene av nye enheter, er arbeidssatellitter i baner mye mindre enn "avfall". I følge estimater fra European Space Agency (ESA) er det 128 millioner små rusk i det nære jordrommet, hvis størrelse ikke overstiger en centimeter, 900 tusen fragmenter fra 1 til 10 cm og 34 tusen - mer enn 10 cm. Til sammenligning: det er kun 3 fungerende satellitter, 9 tusen.

Mest aktivt bruker menneskeheten lav jordbane (200-2000 km over havet). Denne delen av verdensrommet er den mest "tette befolkede" og samtidig den "skitneste". I en høyde på 650-1000 km ligger den første "dumpen" - gamle kjøretøyer, rusk i forskjellige størrelser og militærsatellitter med atominstallasjoner "liver" her. Slike høyder for lagring av potensielt farlige gjenstander ble ikke valgt ved en tilfeldighet: de kan være der i omtrent to tusen år. Det andre offisielle "teststedet" ligger i en høyde på omtrent 36 tusen km - alle satellittene som har tjent fra den geostasjonære banen sendes dit.

Romrester "flyr" imidlertid ikke bare på steder som er spesielt utpekt for det. En kollisjon med rusk i rommet nær jorden kan skje hvor som helst, fordi det er nesten umulig å forutsi bevegelsen til små partikler. Men det er virkelig mulig å unngå store fragmenter – de fleste blir overvåket av verdens romfartsorganisasjoner. Hvis selskaper som SpaceX, OneWeb og Amazon de neste årene distribuerer tusenvis av kommunikasjonssatellitter over jorden, vil spesialister måtte overvåke bevegelsen i baner mye mer nøye for å unngå ulykker.

Som holder styr på ruskene i verdensrommet

Ifølge ESA sporer romobservasjonsnettverk regelmessig bare 28 000 spesielt store rusk. US Space Surveillance Network er en av de fremste analysetjenestene for romskrotbaneanalyse. Eksperter fører en katalog der gjenstander som er større enn 5-10 centimeter fra lav jordbane og rusk som starter fra 30 centimeter i nærheten av geostasjonæren, bringes inn.

I USA er det andre sentre som samler inn og behandler data ikke bare om «avfall», men også om driftsenheter. Deres geolokasjoner er publisert i det offentlige domene på Space Track-ressursen, og fra Twitter fra 18th Space Control Squadron kan du lære om ødeleggelsen av visse kjøretøyer. Basert på denne informasjonen ble det laget et online kart Stuff in Space, som i sanntid viser posisjonen til satellitter (røde prikker), rakettkropper (blå) og romavfall (grå). Kartet oppdateres hver dag og viser tydelig det nære «forholdet» mellom driftsenheter og «avfall».

Landene i Europa, Russland og Kina observerer også bevegelser på "romspor" ved hjelp av teleskoper eller geostasjonære radarer. Kollisjoner i bane er sjeldne, takket være tjenestene som beregner sannsynligheten for krasj.

Hvor kommer romrester fra?

Til tross for at kollisjoner i verdensrommet er sjeldne, påvirker de alvorlig veksten av "himmelske dumper". En av de alvorligste romulykkene skjedde i 2009: den amerikanske kommunikasjonssatellitten Iridium og det inoperative russiske militærapparatet "Kosmos-2251" kunne ikke spre seg. Deres "møte" ga opphav til en stor sky av små rusk og mer enn 1, 5 tusen store fragmenter, som til i dag forblir i nær-jordens rom.

Forskere kaller eksplosjoner hovedårsaken til dannelsen av romavfall. Oftest oppstår de på grunn av lekkasje eller oppvarming av drivstoff, som forblir i tankene til allerede brukte øvre stadier, de siste stadiene av raketter og satellitter. Utstyr eksploderer på grunn av designfeil eller påvirkning av det tøffe rommiljøet. For eksempel, i 2018 krasjet russiske og amerikanske øvre trinn "Fregat" og "Centaur" i bane, i 2012 ble vår "Briz-M" spredt i fragmenter. I mars 2021 eksploderte en gammel amerikansk meteorologisk satellitt, og for et år siden ble et stadium av den sovjetiske Cyclone-3-raketten, som hadde vært i verdensrommet nær jorden i 29 år, til 75 drivende fragmenter.

Tester av anti-satellittvåpen etterlater et stort spor av rusk. I 2007 ødela Kina sin egen Fengyun-1C med et mellomdistansemissil i en høyde av 865 km. Dannet rundt 3, 5 tusen store gjenstander og et utallig antall fragmenter opp til 5 centimeter. I 2019 avfyrte India også en rakett mot satellitten sin - rundt 400 rusk spredt i baner fra 200 til 1600 km.

ESA-spesialister analyserte mer enn 560 tilfeller av ødeleggelse av utstyr. Som de bemerker, er det andre årsaker til dannelsen av romavfall i baner. Ofte er noen av delene koblet fra apparatet, det blir ødelagt på grunn av ufullkommenhet i strukturen eller svikter når det samhandler med jordens atmosfære.

Årsaker til ødeleggelse av romfartøy

I 2020 analyserte spesialister fra RS Components hvilke av romkreftene som forsøplet rommet sterkere enn andre. Det viste seg at den største delen av vraket som spores i dag tilhører Russland og CIS-landene - 14 403 fragmenter. På andreplass er USA (8734), på tredje - Kina (4688).

Hvorfor romdumper er farlige

Moderne satellitter er utstyrt med beskyttelse mot mikrometeoritter og romrester, men "rustning" sparer ikke alltid. Resten fra eksplosjonen fortsetter å bevege seg med en starthastighet. Siden det ikke er noen merkbar friksjonskraft i rommet og den vanlige tyngdekraften ikke virker, bremser de praktisk talt ikke farten.

Hastigheten deres kan nå 8-10 km / s, som er nesten syv ganger raskere enn en kule. Slagene til de langsommere fragmentene kan også være dødelige. Stykker over 10 cm i størrelse er i stand til å ødelegge fly fullstendig. Kollisjoner med fragmenter på mer enn 1 cm forstyrrer driften av romfartøyet eller forårsaker eksplosjoner av uvirksomme gjenstander. Millimeterpartikler etterlater i de fleste tilfeller sprekker og fliser på husene.

I 2016 etterlot et lite rusk på størrelse med et støvkorn en 7 mm bulk på ISS vindusglass. Kollisjoner med eventuelle fragmenter av rusk er farlige for romstasjonen, fordi den beveger seg i bane med en hastighet på mer enn 7,6 km / s. ISS utfører regelmessig unnamanøvrer og korrigerer sin bane: anti-meteorittpaneler er ikke i stand til å beskytte mannskapet i en kollisjon med store rusk. Noen ganger blir kosmonauter tvunget til å evakuere stasjonen og vente ut øyeblikket av en farlig tilnærming til romavfall i romfartøyet Soyuz, for raskt å forlate det "synkende skipet" om nødvendig.

De fleste av romfartøyets manøvrer er gjort for å unngå "møter" med rusk. Disse handlingene er kostbare. Eksperter bruker timer på å beregne risiko og planlegge en ny bane. I øyeblikket av manøveren forbrukes drivstoff, som du må ta med deg "i reserve", og enhetene "står på tomgang" - de overfører ikke dataene som er nødvendige for forskerne.

For de på jorden utgjør ikke romrester en alvorlig trussel. Små enheter klarer å brenne opp i atmosfæren, mens store brukte deler av raketter eller satellitter som regel senkes langs en gitt bane inn i Stillehavet eller inn i ubebodde territorier i Kasakhstan. Bare én gang traff menneskeskapt romrester en person. I 1997 falt et vrak av en amerikansk Delta II bærerakett på Oklahoma-bosatt Lottie Williams. Jenta var skuffet over å høre at det ikke var et stykke av en stjerne som falt på skulderen hennes, men et fragment av en drivstofftank.

NASAs vitenskapelige konsulent Donald Kessler kom med en ubehagelig spådom i 1978. Deretter ble fenomenet beskrevet av ham kalt "Kesslers syndrom." Ifølge astrofysikeren vil konsentrasjonen av «avfall» i verdensrommet en dag øke så mye at antallet ulykker vil begynne å vokse ukontrollert. Avfall vil krasje inn i fly, og de vil bli revet i stykker og "angripe" andre gjenstander. Hauger med skrapmetall vil gjøre de nedre banene ubrukelige, og et søppelbelte vil dukke opp rundt jorden, som minner om ringene til Saturn. Noen eksperter mener at den kritiske konsentrasjonen av menneskeskapte objekter i bane allerede er nådd.