Существует частый вопрос о том, что происходит со спутниками, которые завершают свою жизнь в космосе: выводятся ли они с орбит или остаются, способствуя накоплению космического мусора?
Функции и типы орбит
В настоящее время около 17,6 тысяч спутников работают вокруг нашей планеты, выполняя важнейшие роли в различных областях. Их функции включают передачу телекоммуникационных сигналов, метеорологический мониторинг, наблюдение за Землей для поддержки сельского хозяйства и контроля обезлесения, поддержку навигации, такой как GPS, а также поддержку астрономических исследований.
Когда эти устройства перестают функционировать, обычно существует два варианта: либо спутник направляется за пределы орбиты для входа в атмосферу, либо он остается в космосе, становясь космическим обломком.
Классификация орбит
Активные спутники используют четыре различные категории орбит. Низкая околоземная орбита (НОО) охватывает высоты до 2000 км. Средняя околоземная орбита (СОО) простирается от 2000 км до приблизительно 35 786 км. Геостационарная орбита (ГСО) расположена на высоте 35 786 км над экватором, характеризуясь периодом вращения, равным периоду вращения Земли, что создает иллюзию неподвижности в небе и идеально подходит для связи и метеорологии.
Другая категория — высокоэллиптическая орбита (ВЭО), определяемая большими колебаниями между самой низкой и самой высокой точками траектории.
Повторный вход и альтернативные направления
Наибольшая концентрация активных спутников, около 12,8 тысяч, находится на НОО, регионе с очень разреженной атмосферой. Со временем эта атмосфера создает сопротивление, постепенно снижая скорость и высоту спутника.
Потеряв достаточную высоту, спутник входит в атмосферу на высокой скорости. Трение вызывает экстремальный нагрев, который может превышать 1500 °C, что приводит к испарению или фрагментации большей части объекта. Поэтому многие современные модели спроектированы для контролируемого входа в атмосферу, используя оставшееся топливо для падения в безопасных местах, часто над малонаселенными океанами, такими как Южно-Тихий океан.
На более высоких орбитах, таких как ГСО, повторный вход требует значительного расхода топлива. В таких случаях операторы перемещают спутник на «орбиту кладбища», расположенную на несколько сотен километров выше рабочей орбиты, сохраняя его вдали от активных спутников для минимизации риска столкновений.
Проблема космического мусора
Эти спутники на орбите кладбища остаются там неопределенно долго, хотя такие факторы, как давление солнечной радиации и гравитационные возмущения, могут изменять их траектории. Без связи или топлива они становятся инертными объектами, присоединяясь к ступеням ракет и другим человеческим обломкам, образуя космический мусор.
Исторически многие начальные миссии не соблюдали надлежащие протоколы утилизации, оставляя спутники на орбите после завершения миссии, что способствовало накоплению обломков.
В настоящее время Сеть космического наблюдения США отслеживает около 28 тысяч фрагментов космического мусора, но миллионы более мелких фрагментов невозможно отследить. Взрывы, вызванные остаточным топливом, являются значительным источником новых обломков, по данным Европейского космического агентства (ЕКА).
Будущие тенденции и синдром Кесслера
С увеличением числа запусков, стимулируемых частным сектором, столкновения, вероятно, станут основной причиной образования космического мусора в будущем. Такие компании, как SpaceX под руководством Илона Маска, еженедельно запускают от 20 до 60 спутников системы Starlink.
Фрагмент космического мусора движется со скоростью около 28 000 км/ч. Если он столкнется с другим спутником, это может спровоцировать синдром Кесслера — каскадный эффект, при котором столкновения порождают больше обломков, повышая риск новых столкновений. ЕКА предупреждает, что при текущих темпах запусков и прогнозируемой фрагментации исторического масштаба количество обломков будет постоянно расти, увеличивая вероятность катастрофических столкновений.
