Илон Маск, Starlink, и риск синдрома Кесслера: цепной крэш в околоземном космосе
Когда Илон Маск затевал свой проект "Starlink" (насыщение планеты спутниковым интернетом) никто не вспоминал о гипотетическом синдроме цепной реакции - предупреждении Дональда Кесслера (Donald J. Kessler), до 1996-го - ведущего научного сотрудника NASA и эксперта по космическому мусору. Об этом вспомнили, когда 23 мая 2019 SpaceX запустила первые 60 спутников, из которых 3 сразу вышли из строя (что в принципе вполне допустимая доля неудач). Астроному-любители любовались красивой цепочкой огоньков в околоземном космосе, а эксперты (с опозданием) задумались о рисках от спутникового флота Starlink. Ведь речь идет о 12000 спутников, и если 5% из них выйдут из под контроля, то получится 600 тяжелых единиц космического мусора (массой по 227 кг). Расчетная орбита Starlink лежит на высоте 550 км, в эшелоне, достаточно населенном спутниками. Впрочем. по другим данным, орбиты Starlink будут занимать несколько высотных эшелонов от 340 до 1150 км.
Так вот: даже без этой добавки в виде 12000 новых объектов, действующим спутникам иногда приходится отрабатывать маневры уклонения от удара. А иногда маневр не выполняется и происходит орбитальное ДТП.
24 июля 1996 года произошло первое столкновение между работающим спутником и осколком космического мусора: фрагмент верхней ступени европейской ракеты "Ариан" столкнулся с французским спутником Cerise. Cerise был поврежден, но продолжал функционировать.
Первое столкновение, разрушившее работающий спутник, произошло 10 февраля 2009 года. Спутник связи Iridium 33, принадлежащий американской компании Motorola, столкнулся с неактивным российским военным спутником связи Cosmos 2251, на высоте около 760 км.
Впрочем, еще раньше 11 января 2007 года, китайские военные развлеклись тестированием противоспутникового оружия, и успешно уничтожили метеорологический спутник Fengyun-1C. Участники получили поощрения, а околоземный космос получил около 3000 единиц мелкого и среднего космического мусора. 22 января 2013 года российский научный спутник BLITS (Ball Lens in the Space) был поврежден, вероятно, одним из осколков Fengyun-1C.
Тут вопрос: а сколько всего барахла сейчас крутится на орбитах и в каких высотных эшелонах? Дела обстоят примерно так:
Сначала о действующих и брошенных спутниках.
На околоземных орбитах находятся 5162 спутников.
Из них функционируют около 2000 спутников.
Остальные (более 3000), хотя не функционируют, но их траектории точно известны.
Флот Starlink увеличит спутниковую населенность околоземного космоса в три раза (!).
Теперь о мусоре.
По данным Британской энциклопедии, большая часть мусора находится на низкой околоземной орбите, в пределах 2000 км от поверхности Земли; однако на геостационарной орбите, находящейся на высоте 35.786 км над экватором, можно обнаружить некоторые обломки. По состоянию на 2018 год Сеть космического наблюдения Соединенных Штатов отслеживала более 14.000 космических обломков размером более 10 см. По оценкам, имеется около 200.000 кусочков размером от 1 до 10 см в поперечнике и миллионы кусочков размером менее 1 см. Даже сантиметрового кусочка при скорости столкновения более километра в секунду вполне достаточно для повреждения или разрушения космического аппарата (это как попадание из зенитного пулемета).
Сколько времени требуется космическому мусору, чтобы вернуться на Землю, зависит от высоты его орбиты. Объекты ниже 600 км находятся на орбите несколько лет до падения в атмосферу Земли. Объекты выше 1000 км будут столетиями бесконтрольно вращаться по орбите.
Серьезных работ по ликвидации такого мусора пока не ведется - все на уровне экспериментов. Так, британский спутник RemoveDEBRIS, запущенный в 2018 году, проверил несколько технологий удаления космического мусора. Лишь проверил.
Вернемся к гипотетическому синдрому цепной реакции столкновений спутников и космического мусора - предупреждении Дональда Кесслера.
Суть такова: при достаточной плотности заселения околоземных орбит, каждый крэш (авария с соударением и разрушением спутников) или соударение крупных элементов космического мусора, будет приводить к накоплению мелких и средних опасных фрагментов на орбитах. Т.е. мусор будет накапливаться быстрее, чем исчезать при падении в атмосферу Земли. После достижения определенной насыщенности мусором, начнется механическая цепная реакция. Грубо говоря: вероятность новых столкновений будет экспоненциально расти со временем, и за исторически-короткий период достигнет критического значения. Это значит: любой космический аппарат будет в течение обычного времени работы почти неизбежно получать удар какой-то единицы космического мусора (и кк правило, выходить из строя).
Как уже отмечалось, о синдроме Кесслера вспомнили 23 мая 2019, когда SpaceX запустил первую серию спутников Starlink
Всерьез о риске развития такого синдрома из-за спутников Starlink заговорили 2 сентября, когда Starlink-44 создал риск столкновения со спутником ESA на высоте 320 км над южным сектором Индийского океана.
В изложении журнала "Все о космосе" (aboutspacejornal.net) "Спутник Aeolus весом более 1300 кг был запущен 22 августа 2018 года, тогда как компания SpaceX запустила свою первую партию из 60 спутников Starlink 23 мая этого года. Орбиты большинства спутников были подняты с 440 километров до 550 километров (за исключением трех аппаратов, которые потерпели неудачу, об этом мы рассказывали в нашем журнале ), Starlink 44 снизил свою орбиту до 320 километров, чтобы отработать технологию сведения с орбиты.Таким образом, Starlink 44 вошел в регион, который Aeolus занял первым. Однако в космосе нет правил, которые бы требовали, чтобы тот или иной оператор перемещал свой спутник, когда существует риск столкновения. По словам Крэга, это то, что ЕКА надеется решить в ближайшем будущем".
Как-то вдруг все проснулись и стали задавать вопросы вроде: кто конкретно отвечает за безопасность орбитального движения - с учетом перспектив перенаселенности орбит?
А в ответ тишина... Такие дела.
Так вот: даже без этой добавки в виде 12000 новых объектов, действующим спутникам иногда приходится отрабатывать маневры уклонения от удара. А иногда маневр не выполняется и происходит орбитальное ДТП.
24 июля 1996 года произошло первое столкновение между работающим спутником и осколком космического мусора: фрагмент верхней ступени европейской ракеты "Ариан" столкнулся с французским спутником Cerise. Cerise был поврежден, но продолжал функционировать.
Первое столкновение, разрушившее работающий спутник, произошло 10 февраля 2009 года. Спутник связи Iridium 33, принадлежащий американской компании Motorola, столкнулся с неактивным российским военным спутником связи Cosmos 2251, на высоте около 760 км.
Впрочем, еще раньше 11 января 2007 года, китайские военные развлеклись тестированием противоспутникового оружия, и успешно уничтожили метеорологический спутник Fengyun-1C. Участники получили поощрения, а околоземный космос получил около 3000 единиц мелкого и среднего космического мусора. 22 января 2013 года российский научный спутник BLITS (Ball Lens in the Space) был поврежден, вероятно, одним из осколков Fengyun-1C.
Тут вопрос: а сколько всего барахла сейчас крутится на орбитах и в каких высотных эшелонах? Дела обстоят примерно так:
Сначала о действующих и брошенных спутниках.
На околоземных орбитах находятся 5162 спутников.
Из них функционируют около 2000 спутников.
Остальные (более 3000), хотя не функционируют, но их траектории точно известны.
Флот Starlink увеличит спутниковую населенность околоземного космоса в три раза (!).
Теперь о мусоре.
По данным Британской энциклопедии, большая часть мусора находится на низкой околоземной орбите, в пределах 2000 км от поверхности Земли; однако на геостационарной орбите, находящейся на высоте 35.786 км над экватором, можно обнаружить некоторые обломки. По состоянию на 2018 год Сеть космического наблюдения Соединенных Штатов отслеживала более 14.000 космических обломков размером более 10 см. По оценкам, имеется около 200.000 кусочков размером от 1 до 10 см в поперечнике и миллионы кусочков размером менее 1 см. Даже сантиметрового кусочка при скорости столкновения более километра в секунду вполне достаточно для повреждения или разрушения космического аппарата (это как попадание из зенитного пулемета).
Сколько времени требуется космическому мусору, чтобы вернуться на Землю, зависит от высоты его орбиты. Объекты ниже 600 км находятся на орбите несколько лет до падения в атмосферу Земли. Объекты выше 1000 км будут столетиями бесконтрольно вращаться по орбите.
Серьезных работ по ликвидации такого мусора пока не ведется - все на уровне экспериментов. Так, британский спутник RemoveDEBRIS, запущенный в 2018 году, проверил несколько технологий удаления космического мусора. Лишь проверил.
Вернемся к гипотетическому синдрому цепной реакции столкновений спутников и космического мусора - предупреждении Дональда Кесслера.
Суть такова: при достаточной плотности заселения околоземных орбит, каждый крэш (авария с соударением и разрушением спутников) или соударение крупных элементов космического мусора, будет приводить к накоплению мелких и средних опасных фрагментов на орбитах. Т.е. мусор будет накапливаться быстрее, чем исчезать при падении в атмосферу Земли. После достижения определенной насыщенности мусором, начнется механическая цепная реакция. Грубо говоря: вероятность новых столкновений будет экспоненциально расти со временем, и за исторически-короткий период достигнет критического значения. Это значит: любой космический аппарат будет в течение обычного времени работы почти неизбежно получать удар какой-то единицы космического мусора (и кк правило, выходить из строя).
Как уже отмечалось, о синдроме Кесслера вспомнили 23 мая 2019, когда SpaceX запустил первую серию спутников Starlink
Всерьез о риске развития такого синдрома из-за спутников Starlink заговорили 2 сентября, когда Starlink-44 создал риск столкновения со спутником ESA на высоте 320 км над южным сектором Индийского океана.
В изложении журнала "Все о космосе" (aboutspacejornal.net) "Спутник Aeolus весом более 1300 кг был запущен 22 августа 2018 года, тогда как компания SpaceX запустила свою первую партию из 60 спутников Starlink 23 мая этого года. Орбиты большинства спутников были подняты с 440 километров до 550 километров (за исключением трех аппаратов, которые потерпели неудачу, об этом мы рассказывали в нашем журнале ), Starlink 44 снизил свою орбиту до 320 километров, чтобы отработать технологию сведения с орбиты.Таким образом, Starlink 44 вошел в регион, который Aeolus занял первым. Однако в космосе нет правил, которые бы требовали, чтобы тот или иной оператор перемещал свой спутник, когда существует риск столкновения. По словам Крэга, это то, что ЕКА надеется решить в ближайшем будущем".
Как-то вдруг все проснулись и стали задавать вопросы вроде: кто конкретно отвечает за безопасность орбитального движения - с учетом перспектив перенаселенности орбит?
А в ответ тишина... Такие дела.