Πώς η τροχιά της χαμηλής γης μετατρέπεται σε σωρό σκουπιδιών

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Το ίχνος των σκουπιδιών του ανθρώπου εκτείνεται από καιρό πέρα από τον πλανήτη, μακριά στο διάστημα. Ενώ ακτιβιστές και πολιτικοί αποφασίζουν τι να κάνουν με τα οικιακά απορρίμματα στη Γη, τόνοι εξοπλισμού που έχει εξαντληθεί συσσωρεύονται σε τροχιές.

Ας μάθουμε από τι είναι φτιαγμένες οι διαστημικές χωματερές, πού βρίσκονται και αν μπορούν να πέσουν «παραδεισένια» συντρίμμια στα κεφάλια μας (σπόιλερ: αυτό έχει ήδη συμβεί).

Τι είδους σκουπίδια πετούν στο διάστημα

Η διαστημική εποχή ξεκίνησε με την εκτόξευση του πρώτου τεχνητού δορυφόρου το 1957. Από τότε, η ανθρωπότητα έχει εκτοξεύσει πολλούς πυραύλους και έχει βάλει σχεδόν 11.000 δορυφόρους σε τροχιά. Τα τελευταία χρόνια, ο αριθμός των διαστημικών αποστολών έχει αυξηθεί δραματικά. Τώρα το διάστημα κοντά στη γη διερευνάται όχι μόνο από κράτη - ιδιωτικές εταιρείες και μη κερδοσκοπικοί οργανισμοί έχουν ενταχθεί στην επιχείρηση. Το φορτίο στις τροχιές αυξάνεται.

Πώς άλλαξε ο αριθμός των αντικειμένων στο διάστημα κοντά στη γη

Ωστόσο, οι δορυφόροι, όπως και κάθε άλλη τεχνική, καταρρέουν και γίνονται απαρχαιωμένοι. Αντικαθίστανται από νέες συσκευές και οι αποτυχημένες συσκευές αναγκάζονται να ζήσουν τη ζωή τους σε τροχιά με τη μορφή παλιοσίδερων. Στα κοντινά και μακρινά περιβάλλοντα του πλανήτη μας έχουν κάνει την εμφάνισή τους «χωματερές».

Όλα τα μη λειτουργικά τεχνικά αντικείμενα και τα θραύσματά τους ταξινομούνται ως διαστημικά σκουπίδια. Το μεγαλύτερο μέρος του ξοδεύεται από στάδια πυραύλων, παλιούς δορυφόρους και τα θραύσματά τους. Παρά τις συνεχείς εκτοξεύσεις νέων συσκευών, οι δορυφόροι που λειτουργούν σε τροχιές είναι πολύ λιγότεροι από «απόβλητα». Σύμφωνα με εκτιμήσεις του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), υπάρχουν 128 εκατομμύρια μικροσκοπικά συντρίμμια στο διάστημα κοντά στη γη, το μέγεθος των οποίων δεν υπερβαίνει το ένα εκατοστό, 900 χιλιάδες θραύσματα από 1 έως 10 cm και 34 χιλιάδες - περισσότερα από 10 εκ. Για σύγκριση: υπάρχουν μόνο 3 δορυφόροι που λειτουργούν, 9 χιλ.

Η ανθρωπότητα χρησιμοποιεί πιο ενεργά τη χαμηλή τροχιά της γης (200-2000 km πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας). Αυτό το τμήμα του διαστήματος είναι το πιο «πυκνοκατοικημένο» και ταυτόχρονα το πιο «βρώμικο». Σε υψόμετρο 650-1000 km, βρίσκεται η πρώτη "χωματερή" - παλιά οχήματα, συντρίμμια διαφόρων μεγεθών και στρατιωτικοί δορυφόροι με πυρηνικές εγκαταστάσεις "ζουν" εδώ. Τέτοια ύψη για την αποθήκευση δυνητικά επικίνδυνων αντικειμένων δεν επιλέχθηκαν τυχαία: μπορούν να βρίσκονται εκεί για περίπου δύο χιλιάδες χρόνια. Ο δεύτερος επίσημος «τόπος δοκιμών» βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 36 χιλιομέτρων - όλοι οι δορυφόροι που έχουν εξυπηρετήσει από τη γεωστατική τροχιά στέλνονται εκεί.

Ωστόσο, τα διαστημικά σκουπίδια «πετούν» όχι μόνο σε μέρη που έχουν καθοριστεί ειδικά για αυτά. Μια σύγκρουση με συντρίμμια στο διάστημα κοντά στη γη μπορεί να συμβεί οπουδήποτε, επειδή είναι σχεδόν αδύνατο να προβλεφθεί η κίνηση των μικρών σωματιδίων. Αλλά είναι πραγματικά δυνατό να αποφύγουμε μεγάλα θραύσματα - τα περισσότερα από αυτά παρακολουθούνται από τις παγκόσμιες διαστημικές υπηρεσίες. Εάν τα επόμενα χρόνια εταιρείες όπως η SpaceX, η OneWeb και η Amazon αναπτύξουν χιλιάδες δορυφόρους επικοινωνίας πάνω από τη Γη, οι ειδικοί θα πρέπει να παρακολουθούν την κίνηση σε τροχιές πολύ πιο προσεκτικά για να αποφύγουν ατυχήματα.

Ποιος παρακολουθεί τα συντρίμμια στο διάστημα

Σύμφωνα με την ESA, τα διαστημικά δίκτυα παρατήρησης παρακολουθούν τακτικά μόνο 28.000 ιδιαίτερα μεγάλα συντρίμμια. Το Δίκτυο Διαστημικής Επιτήρησης των ΗΠΑ είναι μια από τις κορυφαίες υπηρεσίες ανάλυσης τροχιάς διαστημικών απορριμμάτων. Οι ειδικοί διατηρούν έναν κατάλογο όπου εισάγονται αντικείμενα μεγαλύτερα από 5-10 εκατοστά από τη χαμηλή τροχιά της Γης και συντρίμμια που ξεκινούν από 30 εκατοστά που βρίσκονται κοντά στο γεωστατικό.

Στις Ηνωμένες Πολιτείες, υπάρχουν άλλα κέντρα που συλλέγουν και επεξεργάζονται δεδομένα όχι μόνο για τα «απόβλητα», αλλά και για συσκευές λειτουργίας. Οι γεωγραφικές τους τοποθεσίες δημοσιεύονται στον δημόσιο τομέα στον πόρο Space Track και από το Twitter της 18ης Μοίρας Διαστημικού Ελέγχου, μπορείτε να μάθετε για την καταστροφή ορισμένων οχημάτων. Με βάση αυτές τις πληροφορίες, δημιουργήθηκε ένας διαδικτυακός χάρτης Stuff in Space, ο οποίος δείχνει σε πραγματικό χρόνο τη θέση των δορυφόρων (κόκκινες κουκκίδες), τα σώματα πυραύλων (μπλε) και τα διαστημικά συντρίμμια (γκρι). Ο χάρτης ενημερώνεται καθημερινά και καταδεικνύει ξεκάθαρα τη στενή «σχέση» μεταξύ λειτουργικών συσκευών και «απόβλητων».

Οι χώρες της Ευρώπης, η Ρωσία και η Κίνα παρατηρούν επίσης κινήσεις σε διαστημικές «τροχιές» χρησιμοποιώντας τηλεσκόπια ή γεωστατικά ραντάρ. Οι συγκρούσεις σε τροχιά είναι σπάνιες, χάρη στις υπηρεσίες που υπολογίζουν την πιθανότητα ατυχημάτων.

Από πού προέρχονται τα διαστημικά σκουπίδια;

Παρά το γεγονός ότι οι συγκρούσεις στο διάστημα είναι σπάνιες, επηρεάζουν σοβαρά την ανάπτυξη των «ουράνιων χωματερών». Ένα από τα πιο σοβαρά διαστημικά ατυχήματα συνέβη το 2009: ο αμερικανικός δορυφόρος επικοινωνιών Iridium και η ανενεργή ρωσική στρατιωτική συσκευή "Kosmos-2251" δεν μπόρεσαν να διασκορπιστούν. Η «συνάντησή» τους προκάλεσε ένα μεγάλο σύννεφο μικρών συντριμμιών και περισσότερα από 1,5 χιλιάδες μεγάλα θραύσματα, τα οποία παραμένουν μέχρι σήμερα στο διάστημα κοντά στη γη.

Οι ερευνητές αποκαλούν τις εκρήξεις την κύρια αιτία σχηματισμού διαστημικών συντριμμιών. Τις περισσότερες φορές συμβαίνουν λόγω διαρροής ή θέρμανσης καυσίμου, το οποίο παραμένει στις δεξαμενές των ήδη χρησιμοποιημένων ανώτερων σταδίων, των τελευταίων σταδίων πυραύλων και δορυφόρων. Ο εξοπλισμός εκρήγνυται λόγω ελαττωμάτων σχεδιασμού ή της επίδρασης του σκληρού διαστημικού περιβάλλοντος. Για παράδειγμα, το 2018 τα ρωσικά και αμερικανικά ανώτερα στάδια "Fregat" και "Centaur" συνετρίβη σε τροχιά, το 2012 το "Briz-M" μας διασκορπίστηκε σε θραύσματα. Τον Μάρτιο του 2021, ένας παλιός μετεωρολογικός δορυφόρος των ΗΠΑ εξερράγη και πριν από ένα χρόνο ένα στάδιο του σοβιετικού πυραύλου Cyclone-3, ο οποίος βρισκόταν στο διάστημα κοντά στη Γη για 29 χρόνια, μετατράπηκε σε 75 παρασυρόμενα θραύσματα.

Οι δοκιμές αντιδορυφορικών όπλων αφήνουν ένα μεγάλο ίχνος από συντρίμμια. Το 2007, η Κίνα κατέστρεψε το δικό της Fengyun-1C με πύραυλο μεσαίου βεληνεκούς σε υψόμετρο 865 km. Σχηματίστηκαν περίπου 3,5 χιλιάδες μεγάλα αντικείμενα και ένας αμέτρητος αριθμός θραυσμάτων έως 5 εκατοστά. Το 2019, η Ινδία εκτόξευσε επίσης έναν πύραυλο στον δορυφόρό της - περίπου 400 συντρίμμια διασκορπισμένα σε τροχιές που κυμαίνονται από 200 έως 1600 km.

Οι ειδικοί της ESA ανέλυσαν περισσότερες από 560 περιπτώσεις καταστροφής συσκευών. Όπως σημειώνουν, υπάρχουν και άλλοι λόγοι για τον σχηματισμό διαστημικών απορριμμάτων σε τροχιές. Συχνά, ορισμένα από τα μέρη του αποσυνδέονται από τη συσκευή, καταστρέφεται λόγω ατελειών στη δομή ή αποτυγχάνει όταν αλληλεπιδρά με την ατμόσφαιρα της Γης.

Λόγοι για την καταστροφή των διαστημικών σκαφών

Το 2020, ειδικοί από την RS Components ανέλυσαν ποιες από τις διαστημικές δυνάμεις σκόρπισαν τον χώρο πιο έντονα από άλλες. Αποδείχθηκε ότι το μεγαλύτερο μέρος των συντριμμιών που εντοπίστηκαν σήμερα ανήκει στη Ρωσία και τις χώρες της ΚΑΚ - 14.403 θραύσματα. Στη δεύτερη θέση είναι οι Ηνωμένες Πολιτείες (8734), στην τρίτη - η Κίνα (4688).

Γιατί οι διαστημικές χωματερές είναι επικίνδυνες

Οι σύγχρονοι δορυφόροι είναι εξοπλισμένοι με προστασία από μικρομετεωρίτες και διαστημικά συντρίμμια, αλλά η «πανοπλία» δεν σώζει πάντα. Τα συντρίμμια από την έκρηξη συνεχίζουν να κινούνται με αρχική ταχύτητα. Δεδομένου ότι δεν υπάρχει αντιληπτή δύναμη τριβής στο διάστημα και η συνήθης βαρύτητα δεν ενεργεί, πρακτικά δεν επιβραδύνουν.

Η ταχύτητά τους μπορεί να φτάσει τα 8-10 km / s, που είναι σχεδόν επτά φορές ταχύτερη από μια σφαίρα. Τα χτυπήματα των πιο αργών θραυσμάτων μπορεί επίσης να είναι μοιραία. Κομμάτια μεγέθους άνω των 10 cm είναι ικανά να καταστρέψουν εντελώς αεροσκάφη. Οι συγκρούσεις με θραύσματα άνω του 1 cm διακόπτουν τη λειτουργία του διαστημικού σκάφους ή προκαλούν εκρήξεις αντικειμένων που δεν λειτουργούν. Τα σωματίδια χιλιοστών στις περισσότερες περιπτώσεις αφήνουν ρωγμές και ροκανίδια στα περιβλήματα.

Το 2016, ένα μικροσκοπικό συντρίμμι στο μέγεθος ενός κόκκου σκόνης άφησε ένα βαθούλωμα 7 χιλιοστών στο τζάμι του παραθύρου του ISS. Οι συγκρούσεις με τυχόν θραύσματα συντριμμιών είναι επικίνδυνες για τον διαστημικό σταθμό, επειδή κινείται σε τροχιά με ταχύτητα μεγαλύτερη από 7,6 km / s. Ο ISS εκτελεί τακτικά ελιγμούς αποφυγής και διορθώνει την τροχιά του: τα πάνελ αντιμετεωριτών δεν είναι σε θέση να προστατεύσουν το πλήρωμα σε μια σύγκρουση με μεγάλα συντρίμμια. Μερικές φορές οι κοσμοναύτες αναγκάζονται να εκκενώσουν το σταθμό και να περιμένουν τη στιγμή μιας επικίνδυνης προσέγγισης στα διαστημικά συντρίμμια στο διαστημικό σκάφος Soyuz, προκειμένου να εγκαταλείψουν γρήγορα το «βυθιζόμενο πλοίο» εάν είναι απαραίτητο.

Οι περισσότεροι ελιγμοί του διαστημικού σκάφους γίνονται για να αποφευχθούν «συναντήσεις» με συντρίμμια. Αυτές οι ενέργειες είναι δαπανηρές. Οι ειδικοί ξοδεύουν ώρες υπολογίζοντας τους κινδύνους και σχεδιάζοντας μια νέα τροχιά. Τη στιγμή του ελιγμού, καταναλώνεται καύσιμο, το οποίο πρέπει να πάρετε μαζί σας "σε εφεδρεία" και οι συσκευές "στέκονται σε αδράνεια" - δεν μεταδίδουν τα απαραίτητα δεδομένα για τους ερευνητές.

Για όσους βρίσκονται στη Γη, τα διαστημικά σκουπίδια δεν αποτελούν σοβαρή απειλή. Οι μικρές συσκευές καταφέρνουν να καούν στην ατμόσφαιρα, ενώ μεγάλα εξαντλημένα τμήματα πυραύλων ή δορυφόρων, κατά κανόνα, κατεβαίνουν κατά μήκος μιας δεδομένης τροχιάς στον Ειρηνικό Ωκεανό ή σε ακατοίκητες περιοχές στο Καζακστάν. Μόνο μια φορά τα ανθρωπογενή διαστημικά συντρίμμια χτύπησαν ένα άτομο. Το 1997, ένα ναυάγιο ενός αμερικανικού οχήματος εκτόξευσης Delta II έπεσε πάνω στον κάτοικο της Οκλαχόμα, Lottie Williams. Η κοπέλα απογοητεύτηκε όταν έμαθε ότι δεν ήταν ένα κομμάτι αστεριού που έπεσε στον ώμο της, αλλά ένα θραύσμα δεξαμενής καυσίμου.

Ο επιστημονικός σύμβουλος της NASA Donald Kessler έκανε μια δυσάρεστη πρόβλεψη το 1978. Στη συνέχεια, το φαινόμενο που περιέγραψε ονομάστηκε «σύνδρομο Κέσλερ». Σύμφωνα με τον αστροφυσικό, μια μέρα η συγκέντρωση των «απορριμμάτων» στο διάστημα θα αυξηθεί τόσο πολύ που ο αριθμός των ατυχημάτων θα αρχίσει να αυξάνεται ανεξέλεγκτα. Τα συντρίμμια θα πέσουν σε αεροσκάφη και αυτά θα τεμαχιστούν και θα «επιτεθούν» σε άλλα αντικείμενα. Σωροί από παλιοσίδερα θα καταστήσουν τις κάτω τροχιές άχρηστες και μια ζώνη σκουπιδιών θα εμφανιστεί γύρω από τη Γη, που θα θυμίζει τους δακτυλίους του Κρόνου. Ορισμένοι ειδικοί πιστεύουν ότι η κρίσιμη συγκέντρωση τεχνητών αντικειμένων σε τροχιά έχει ήδη επιτευχθεί.