Тема космического мусора (space debris) стала одной из центральных в уходящем году. В мае неконтролируемо упала первая ступень китайской тяжёлой ракеты-носителя Long March 5B. Хорошо, что в океан. МКС несколько раз уклонялась от крупных фрагментов космического мусора только за последний месяц. Среди них были и фрагменты отработавших ступеней ракет Falcon 9 и Pegasus, и российские. В ноябре наша страна провела испытание противоспутникового оружия с неизбежным образованием обломков.

При этом, наземные системы способны отследить только крупные фрагменты космического мусора (от 10 см), в то время как серьёзный ущерб космическому аппарату может нанести даже частица мусора размером с заклёпку. Ведь всё это движется с первой космической скоростью в 7,9 км/с и иногда на встречных курсах. Из-за того, что на высоте в несколько сотен километров сопротивление атмосферы Земли уже незначительно, фрагменты космического мусора сохраняют баллистическое существование очень долго, постепенно накапливаясь и засоряя целевые орбиты. При этом какие-либо обязующие международные соглашения, а также технически эффективные способы борьбы с ним, отсутствуют. Насколько остро стоит проблема — попробуем разобраться.

«Бездны космоса холодны, жестоки и беспощадны. Но они притягивают нас, как наивного юношу притягивает порочная красотка» / Сериал про сборщиков космолома Planetes

Орбиты максимальной концентрации

По данным ESA на 9 ноября 2021 г. (до проведения Россией ASAT), с начала космической эры в 1957 г. было проведено 6120 космических запусков и выведено на орбиту 12170 космических аппаратов. Из них на орбите находилось 7630, активно функционирующих среди них было 4800. При этом общее количество фрагментов космического мусора (т.е. любых антропогенных объектов на орбите, переставших выполнять целевую функцию, а также их фрагментов) размером более 10 см может составлять 36 500. Из них каталогизировано только 30 190 фрагментов — их положение регулярно отслеживается наземными системами слежения. И в случае опасного сближения траектории с активными спутниками и орбитальными станциями их орбита оперативно корректируется.

Такие каталоги ведут США (US Space Surveillance Network) и Россия (автоматизированная система предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве, АСПОС ОКП).

Экран управления АСПОС ОКП. Источник: ЦНИИмаш

Куда большую опасность представляют более мелкие, некаталогизированные фрагменты космического мусора, от 1 см до 10 см, — их число, согласно статистическим моделям ESA, составляет до 1 млн объектов. А более мелких, 1 мм до 1 см, может вообще превышать 330 млн. Всё это движется с первой космической скоростью, только по счастливой случайности столкновений с ними до последнего времени по большей части удавалось избежать.

Пока достоверно известно лишь о двух случаях фатального столкновения с фрагментами космического мусора. В апреле 2019 г. был пробит топливный бак КА Intelsat 29e, в результате чего тот полностью утратил работоспособность. А в марте 2021 г. китайский военный спутник Yunhai 1–02 был полностью разрушен при столкновении с небольшим фрагментом (от 10 до 50 см) верхней ступени российской РН «Зенит-2». Другие КА давно несут следы столкновений с небольшими микрометеоритами и частицами космического мусора, часто доставалось Space Shuttle, а теперь и МКС.

Следы столкновений с космическим мусором различных КА. Источник: BigThink