Начала экскретологии - Вадим Романов

Всё арктическое побережье нашей страны также представляет собой «великую помойку». Многие северные посёлки заселены временно проживающими людьми, не считающими Арктику своим домом. Они породили вокруг себя многокилометровые свалки. Причина тому – невозможность или нежелание избавляться от мусора. Если во время северного завоза приходит топливо в бочках или бутылки с водкой, то после употребления пустые бочки и бутылки остаются на местах. Их не вывозят, потому как слишком дорого, и просто бросают рядом с жильём. Нездоровая экскретологическая обстановка сложилась и на Чёрном море. Несколько полноводных рек выбрасывают в акваторию этого моря сотни тонн разного мусора ежедневно. Его поставщиками являются все прибрежные государства.

По некоторым расчётам, через 10 лет мусорные поля в Мировом океане вырастут в три раза. Отметим, что пока ни одно из государств-загрязнителей океанов не предпринимает никаких действий.

На этом фоне отличный способ извлечь выгоду из ненужного хлама и мусора показывают японские власти [115]. В «Стране восходящего солнца» из них строятся настоящие искусственные острова. Твёрдые отходы перемалываются в мелкий «песок» и ссыпаются в заранее подготовленные заглублённые в дно упорные конструкции. Острова получаются пригодными для жизни. На них возводятся высотные здания и вся городская инфраструктура.

Заметной составляющей антропогенного мусора является мусор, возникающий в околоземном космическом пространстве (ОКП), вернее в нижнем его слое на высотах Нм ≈ 100–200 км.

В многочисленных литературных источниках (например, [16]) «под космическим мусором подразумеваются все искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые уже неисправны, не функционируют и никогда более не смогут служить никаким полезным целям, но являющиеся опасным фактором воздействия на функционирующие космические аппараты, особенно пилотируемые». То есть к космическому мусору причисляются и орбитальный мусор, и орбитальные отходы.

На самом деле орбитальные мусорные объекты как экскреты включают в себя только безвозвратно утерянные для человека ИСЗ и их фрагменты, которые находятся на завершающем этапе их существования, интенсивно тормозясь и сгорая при входе в плотные слои атмосферы.

Напомним, что на высотах Н > Нм, где находится основная масса действующих космических летательных аппаратов, имеется множество отработанных спутников и их разрушенных фрагментов (орбитальные отходы). Они могут быть ещё использованы в качестве сырья.

В некоторых случаях объекты космического мусора, содержащие на борту крупные или опасные (ядерные, токсичные и т. п.) материалы, могут представлять прямую опасность и для жителей Земли. Например, при их неконтролируемом сходе с орбиты, неполном сгорании при прохождении плотных слоёв атмосферы Земли и выпадении обломков на населённые пункты, промышленные объекты, транспортные коммуникации и т. п.

Проблема засорённости околоземного космического пространства так называемым «космическим мусором» возникла сразу же после запусков первых искусственных спутников Земли в конце пятидесятых годов. По данным, опубликованным Управлением ООН по вопросам космического пространства в октябре 2009 года, «вокруг Земли вращается около 300 тысяч обломков мусора» [109]. В настоящее время по разным оценкам в районе низких околоземных орбит (НОО) вплоть до высот около 2000 км находится до 5 тысяч тонн техногенных объектов. На основе статистических оценок делаются выводы, что общее число объектов подобного рода (поперечником более 1 см) достаточно неопределенно и может достигать ~ 100 000.

Большинство этих объектов находится на орбитах с высоким наклонением, плоскости которых пересекаются, поэтому средняя относительная скорость их взаимного пролёта составляет – 10 км/с, и столкновение любого из этих объектов с действующим космическим летательным аппаратом может повредить его или вывести из строя.

Вклад в создание космического мусора и орбитальных отходов по странам: Китай – 40 %; США – 27,5 %; Россия – 25,5 %; остальные страны – 7 % [104].

В настоящее время нет реально приемлемых методов очистки космического пространства от отходов и мусора, основное внимание в будущем будет уделено мерам контроля, исключающим образование таких объектов. Это – предотвращение орбитальных взрывов, увод отработавших ресурс космических аппаратов на орбиты захоронения, торможение об атмосферу и т. п.

Отметим, что события столкновения космических аппаратов между собой и с орбитальным мусором имеют малую, но не нулевую вероятность.

За тридцатилетний период произошло более десятка таких происшествий. Назовём наиболее заметные инциденты [16].

В 1983 году песчинка диаметром менее 1 мм оставила серьёзную трещину на иллюминаторе шаттла [105]. В 1996 году на высоте около 660 км французский спутник столкнулся с фрагментом третьей ступени французской же ракеты Arian [106]. В 2001 году МКС едва не столкнулась с семикилограммовым прибором, утерянным американскими астронавтами [105]. В 2006 году из-за контакта с космическим мусором произошла авария спутника Экспресс-АМН [107]. В 2009 году коммерческий спутник американской компании спутниковой связи Iridium, выведенный на орбиту в 1997 году, столкнулся с военным российским спутником связи «Космос-2251», запущенным в 1993 году и выведенным из эксплуатации в 1995 году.

При столкновении спутника с орбитальными отходами часто образуется новый мусор (так называемый синдром Кесслера), что приводит к неконтролируемому каскадному росту засорённости ОКП.

Приведём важнейшие события, повысившие засорённость ОКП и безопасность эксплуатации спутниковых систем.

1. Испытание Китаем противоспутниковой ракеты в январе 2007 г. 11 января 2007 г. на высоте 865 км китайская ракета уничтожила отработавший свой срок китайский спутник «Фэнъюнь», столкнувшись с ним встречным курсом. В результате появилось более 2000 новых обломков размером в несколько сантиметров и более, то есть, засорённость космоса поднялась сразу на 22 %.

2. Ликвидация США неисправного спутника. 20 февраля 2008 г. на высоте 250 км ракета SM-3 уничтожила неисправный спутник-шпион, имеющий в баках около 400 кг ядовитого гидразина.

3. Столкновение российского и американского спутников. 10 февраля 2009 года на высоте около 790 километров над северной частью Сибири зафиксировано столкновение двух искусственных спутников в ОКП. Спутник связи «Космос-2251», запущенный в 1993 году и выведенный из эксплуатации, столкнулся с коммерческим спутником американской компании спутниковой связи Иридиум. В результате столкновения образовалось около 600 обломков, большая часть которых осталась на прежней орбите [108].

В заключение отметим, что в атомный век были засорены огромные пространства Земли, на очистку которых понадобились многомиллиардные затраты. Теперь оказалось засоренным и околоземное пространство, очистить которое куда более сложно и дорого. С 1957 по 1998 год только Россия и США произвели около 5 тысяч запусков летательных аппаратов, ещё несколько сотен запусков были осуществлены другими странами. На орбитах разных высот побывало несколько десятков тысяч объектов различного назначения. А ведь каждый из запусков оставляет в космосе свой след: это и остатки ракетоносных систем, и оборудование с потерпевших неудачу экспериментов, спутники и космические аппараты, выработавшие свой ресурс, но вовсе не исчезнувшие с орбиты бесследно. Все они успели сформировать вокруг Земли целый «арсенал» различных космических приспособлений и их фрагментов, большинство из которых стало опасным мусором. Отработавшие на высотах ~ 1000 км спутники продолжат своё существование в течение многих сотен лет, причём, чем выше их орбита, тем продолжительнее срок «жизни» этого ставшего ненужным и вредным груза. Со временем изделия разрушаются, пополняя «мусорное облако» обломков вокруг нашей планеты.

Свой негативный вклад в увеличение гигантской космической свалки вносят и космонавты, теряющие при выходе в открытый космос такие прозаические предметы, как перчатки, отвертки и даже кинокамеры. Мусорные мешки, использованные за период эксплуатации станции «Мир», и превратившиеся в лёд отбросы космонавтов тоже кружат в этом вихре.

По данным специалистов НАСА, мусора и отходов на орбите стало так много, что его количество перешло в новое качество. Даже если прекратить запускать корабли в космос уже сейчас, к 2055 году только за счёт фрагментации уже имеющихся на орбите объектов искусственного происхождения число вновь образующихся обломков начнёт превышать количество падающих на Землю и сгорающих в атмосфере планеты. Орбитальная свалка начнёт «саморазмножаться», что поставит под сомнение возможность безопасных полётов в космос вообще. По данным 2003 года, из более чем 9300 искусственных объектов на орбите активны лишь 6 %, и процент полезных изделий в ОКП неуклонно уменьшается.