2.2 Космічне сміття

З космосом у нас звично асоціюється поняття «безмежний», однак у відомому сенсі тіснота в космосі вже дійсно починає відчуватися, і тут знову мимоволі напрошується аналогія із земними екологічними проблемами. Так під час польоту американського корабля "Спейс Шаттл" у його ілюмінатор потрапила частка сміття і залишила вирву діаметром 2,4 мм і глибиною 0,63 мм, пошкодивши скло в межах кола діаметром 4 мм. Дослідження показало, що ушкодження викликане часткою фарби завбільшки з крупинку солі, тобто діаметром близько 0,2 мм яка зустрілася з ілюмінатором з відносною швидкістю 6 км/с [9].

Д ослідження 2 кв. м теплозахисного покриття і 0,5 кв. м алюмінієвих жалюзі супутника "Solar Мах", доставлених на Землю космонавтами "Спейс Шаттл", показали, що за чотири з гаком роки їх перебування в космосі на них утворилося 1910 наскрізних отворів і вибоїн діаметром від 40 до 300 мкм, тобто близько 8 отворів і вибоїн на 100см². З цього випливає, що, наприклад, навіть сірникова коробка у космосі відчула би за цей час приблизно один удар. Енергія сміття внаслідок високої швидкості руху його частинок, більш ніж на порядок перевершує теплову енергію всіх молекул верхньої атмосфери аналізованої області. Однак завдяки великому, порядку 70 років, часу життя частинок сміття у ОК, ця енергія передається атмосфері вельми повільно в порівнянні з енергією сонячного ультрафіолетового випромінювання. Швидкість передачі цієї енергії зростає в міру подрібнення сміття результаті взаємних зіткнень. Зі збільшенням маси сміття, ймовірність зіткнень зростає і збільшується передача енергії сміття верхньої атмосфері.

Рис. 1. Графік зростання кількості космічного сміття за його різновидами [12].

Р ис. 2. Графік кількості та маси космічного сміття на різних висотах орбти [13].

Підводячи підсумки викладеного аналітичний огляд наводить такі висновки

1. Космічне сміття накопичується в ОКП в великої області висот від 400 км до 2000 км і вже в даний час його маса порівнянна з масою всього речовини ОКП вище 400 км

2. Протягом останніх тридцяти років спостерігається постійне зростання космічного сміття, і в даний час ми маємо більш 8000 постійно спостережуваних каталогізувати об'єктів, поперечний розмір яких перевищує 10 см, близько 300 000 осколків розміром більше 1 см, можливість спостереження яких з'явилася недавно, і близько сотні мільйонів більш дрібних частинок.

3. При збереженні сучасних темпів космічної діяльності та технологій за найскромнішими прогнозами очікується подвоєння космічного сміття до кінця наступного сторіччя, що впритул наблизить зміст сміття до рівня лавиноподібного його розмноження через взаємних сутичок частинок,

4. При очікуваному подвоєнні космічного сміття, його кінетична енергія перевершить теплову енергію газу ОКП, в тій його частині, де сміття існує, і за умови початку лавиноподібного розмноження ця енергія буде ефективно передаватися навколишньому газу [10].

Тим часом, середній час життя у верхній атмосфері частинок космічного сміття становить близько 100 років. У такому разі запасена сміттям енергія передаватиметься верхньої атмосфері вкрай повільно, незрівнянно повільніша, ніж енергія сонячного, ультрафіолетового випромінювання. Однак така ситуація матиме місце, тільки якщо основна маса сміття зосереджена у великих фрагментах. Усяке їх дроблення відразу скорочує середній час життя частинок і збільшує ефективність передачі енергії навколишнього газу верхньої атмосфери. У разі лавиноподібного розмноження сміття через взаємних сутичок, ця ефективність стане дуже велика і тоді середовище практично безповоротно втратить свої природні властивості.

Необхідно відзначити, що процеси розмноження частинок космічного сміття відомі погано. Вони повинні руйнуватися і під дією ультрафіолетового випромінювання і під дією такого потужного окислювача, як атомарний кисень, що є основною компонентою верхньої атмосфери. Цей процес може приводити до зміни хімічного складу верхньої атмосфери, появи зовсім чужих їй елементів, можливі наслідки чого поки важко передбачити. Можна бути лише впевненим в тому, що в міру вивчення число і спектр викритих небезпек зростатиме.

В цілому слід визнати, що екологічний аспект є домінуючим для оцінки граничного пилового забруднення ОКП. Найбільш чітким індикатором цього забруднення можуть служити сріблясті хмари, оскільки головним джерелом аерозолів, є центрами кристалізації для частинок сріблястих хмар, служить практично весь осаждающийся космічне сміття, то його скорочення і визначатиме ступінь пилового забруднення. Таким чином, слід визнати, що сучасний рівень космічного сміття явно перевершує допустимі безпечні межі, потрібно термінова його стабілізація в найближчий час і зниження - надалі. Між тим, вимоги щодо зниження його рівня означають необхідність суттєвої перебудови всієї космічної діяльності: виключення вибухів, скорочення кількості пусків, збільшення терміну служби космічних апаратів, створення безвідходних технологій їх виведення на орбіти.

Синдром (Ефект) Кесслера — гіпотетичний розвиток подій на навколоземній орбіті, коли космічне сміття, що з'явився в результаті численних запусків штучних супутників, призводить до повної непридатності ближнього космосу для практичного використання. Вперше такий сценарій детально описав консультант Національне управління з аеронавтики та дослідження космічного простору Дональд Кесслер.

Підступність синдрому Кесслера полягає в «ефекті доміно». Зіткнення двох достатньо великих об'єктів приведе до появи великої кількості нових осколків. Кожний з цих осколків здатний у свою чергу зіткнутися з іншим сміттям, що викличе «ланцюгову реакцію» народження все нових уламків. При достатньо великій кількості зіткнень або вибухів (наприклад, при зіткненні між старим супутником та космічною станцією, або в результаті ворожих дій), кількість лавиноподібно виникнувших нових осколків може зробити навколоземний простір абсолютно непридатним для польотів [6].