Как цепная реакция в космосе может парализовать жизнь на Земле

Столкновение двух спутников на околоземной орбите может вызвать каскадный эффект, который приведет к отказу и других спутников. И такой полный функциональный отказ большинства спутников будет иметь для всех нас драматические последствия.

Символическое изображение. © futurezone.at

Если два из более чем 1900 активных спутников столкнутся в космосе, это, по идее, не должно иметь больших последствий. В конце концов, почти для каждого спутника имеется замена. Тем не менее, эксперты опасаются, что даже такое небольшое столкновение может привести к возможному полному отказу всех работающих в околоземном пространстве спутников.

Это называется синдромом Кесслера или каскадным эффектом.

Столкновение двух спутников создает поле летящего мусора. Это может поразить и другие спутники, в результате чего поле мусора будет постоянно расти, пока, наконец, большинство орбитальных космических аппаратов не будет уничтожено. А отказ спутников будет иметь далеко идущие последствия. Наблюдения за погодой и Землей для предупреждения о стихийных бедствиях, военное наблюдение, системы логистики и управления автономными транспортными средствами, не говоря уже об обеспечении функционирования интернета - это далеко не полный перечень сфер, где задействованы спутники.

Зависимость

Не важная не первый взгляд функция может оказать в результате наиболее сильное влияние. Такие сервисы, как GPS, имеют высокоточную службу времени с точностью до десяти наносекунд. И эта служба времени отвечает за всемирную синхронизацию операций по электроснабжению, телекоммуникациям и банковским платежам. «Если эту функцию нельзя будет поддерживать, это может вызвать лавину последующих эффектов», - говорит Герберт Зауругг, эксперт по сетевым технологиям из Вены.

 Шарик проделал в алюминиевом блоке 6-сантиметровый кратер. © ESA

В области электрических сетей это может привести к отключению электроэнергии, что неизменно приведет к хаосу. Речь также идет о критически важной инфраструктуре, логистических цепочках, а также полуавтономных перевозках. «Мы вряд ли будем готовы к этим последствиям», - подчеркивает Зауругг.

Достаточно места

Опасения перед лицом синдрома Кесслера все более усиливаются, поскольку SpaceX намеревается выпустить в космос еще 12 000 своих спутников Starlink. Лишь несколько дней назад ESA едва смогла предотвратить столкновение своего спутника со спутником Starlink - даже несмотря на то, что SpaceX разместила до сих пор в космосе лишь 60 таких спутников из обещанных тысяч.

Трал должен захватывать космические обломки. © ESA

Космический эксперт Ойген Райхель показывает числовую зависимость. «Эти спутники по размеру не больше маленькой легковушки. И там, наверху, достаточно места для миллиона спутников». Правда, при этом между теми, кто их эксплуатируют, должна быть налажена хорошая коммуникация. Кроме того, небольшие космические аварии весьма ограниченно повлияют на службы на Земле, говорит Рейхель: «От 10 до 20 процентов спутников могут выйти из строя, и никто этого и не заметит».

Но такие аварии случаются снова и снова. «Чем больше спутников находится на орбите, тем выше риск столкновения. Нынешняя частота столкновений - это одно столкновение в год. Но уже через несколько лет эта частота может увеличиться до пяти или шести», - говорит Хольгер Краг, глава офиса космического агентства ESA по вопросам обломков космических аппаратов. В настоящее время опасности для возникновения каскадного эффекта с полным отказом систем пока что нет. Но ситуация может быстро измениться уже в ближайшие несколько лет. "Это похоже на изменение климата. Проблема уже запущена, мы можем лишь предотвратить добавление мусора. Поэтому действовать мы должны немедленно. В противном случае мы заблокируем возможность космических путешествий для будущих поколений».

Специалисты ESA в ходе тестирования определили разрушительную силу даже маленьких кусочков космического мусора. Для проведения теста они выстреливали алюминиевым шариком диаметром 1 сантиметр со средней скоростью 6,8 километра в секунду в алюминиевый блок толщиной 18 сантиметров. Результат: шарик проделал в блоке 6-сантиметровый кратер.

И этот тест наглядно иллюстрирует проблему. В настоящее время техника позволяет обнаруживать для маневров уклонения только обломки, превышающие 10 сантиметров. А меньшие фракции, которые, как показал тест, также имеют высокую кинетическую энергию, незаметно летают в космосе и подвергают реальной опасности спутники, космические корабли и космические станции.

Система утилизации для спутников

По данным ESA, в настоящее время на орбите находится 8 400 тонн рукотворной техники. В идеале страны и компании, принимающие участие в освоении космоса, сами должны заботиться о том, чтобы сохранять космическое пространство в чистоте. SpaceX заявляет, что ее спутники войдут в атмосферу Земли в течение нескольких месяцев по окончании их эксплуатации, чтобы полностью в ней сгореть. Если же эти зонды не смогут получить команду на падение, это должно произойти автоматически спустя максимум пять лет. Исследователи ESA считают такой подход разумным, поскольку можно планировать утилизацию этих аппаратов еще даже до размещения спутника на орбите.

Поймать мусор

Но это не решает проблему уже существующих отходов. Над этим вопросом в настоящее время работает международная команда, состоящая из исследователей и представителей промышленности. Проект «RemoveDebris» разрабатывает спутники, которые должны будут взять на себя функцию космических уборщиков. На них будет устанавливаться система сканирования, которая идентифицирует мусор. В качестве одного из способов избавиться от космического мусора предлагается стрелять из гарпуна, который будет застревать в крупноформатном мусоре и отработавших мертвых спутниках. На другом конце гарпуна при этом будет раскрываться парус. Благодаря парусу, курс обломков меняется, и они сгорают в атмосфере Земли.

По схожему принципу должен работать и космический невод. Этот невод выстреливается в сторону обломков и обвивает их. Далее пакет с таким мусором отправляется в атмосферу, где он полностью сгорает. Над такой системой сейчас работает и ESA. И уже в 2025 году запланировано убрать таким способом из космического пространства первый спутник.

Решена старая загадка ледяной шапки южного полюса Марса

Собственно говоря, ледяные массы вообще не должны там собираться и задерживаться, но взаимодействие сразу трех факторов предотвращает их дестабилизацию.

Южный полюс Марса покрыт наложившимися друг на друга многочисленными слоями льда из углекислого газа и воды. Фото: NASA/JPL

Марс - разумеется, помимо Земли - самая изученная планета в нашей Солнечной системе. Уже десятки зондов внимательно исследовали и исследуют Красную планету, как с орбиты и во время облета Марса, так и непосредственно на его поверхности.

Советские, американские, европейские и индийские миссии смогли ответить на многие остававшиеся до поры до времени без ответа вопросы, но новые наблюдения привели и к многочисленным новым загадкам. Одна из них связана с огромной, толщиной около километра, шапкой из углекислого газа и водяного льда на южном полюсе Марса. Ученым до сих пор было неясно, например, наблюдается ли там слоистая структура ледяных масс и существует ли у этой шапки связь с СО2 в марсианской атмосфере.

Точная симуляция

Одна из основных гипотез формирования ледяных слоев связана со слегка наклоненной осью вращения Марса, которая склоняется к Солнцу и отклоняется от него в течение года. И вот теперь новое моделирование подкрепило это объяснение. «Когда разрабатываешь модель, то обычно не ожидаешь, что ее результаты настолько приблизятся к наблюдениям», - говорит Питер Бюлер, планетолог из Лаборатории реактивного движения NASA. - «Но толщина слоев, предполагаемая нашей моделью, идеально совпадает с радиолокационными измерениями со спутников».

Когда в южном полушарии Марса господствует лето, его южный полярный ледяной покров сокращается до минимума. Снимок был сделан аппаратом NASA Mars Global Surveyor (апрель 2000 г.). Фото: NASA

Самое же странное в южной полярной шапке - это то, что она просто не должна существовать в таком виде: водяной лед термически более стабилен и темнее по цвету, чем лед CO2, поэтому ученые склонны были ожидать, что лед углекислого газа дестабилизируется при попадании под водяной лед. Но, как стало известно, шапка содержит столько же CO2, сколько вся теперешняя атмосфера Марса.

Три причины, почему ледяная шапка южного полюса существует

Согласно модели Бюлера и его команды, представленной в журнале Nature Astronomy, дестабилизации льда CO2 препятствовали три фактора: изменение наклона Марса при движении вокруг Солнца, различия в принципе, которым оба типа льда отражают солнечный свет и изменение атмосферного давления, когда лед СО2 сублимирует, то есть переходит в газообразное состояние.

Южная полярная шапка Марса в конце зимы. Постоянный ледяной покров в центре окружен сезонным льдом, который постепенно исчезает в последующие месяцы (Mars Global Surveyor, сентябрь 2001 г.). Фото: NASA

«Шатание» оси вращения Марса, так называемая прецессия, влияет на сезонное количество солнечного света, достигающего полюсов, как это происходит и на Земле. При этом в определенные месяцы лед СО2 образуется, а в другие месяцы сублимирует. Со временем меняющийся климат Красной планеты привел к тому, что не каждый раз лед СО2, когда это ему «положено», сублимирует, а вместо этого слои льда СО2 и водяного льда накладываются друг на друга. При этом модели демонстрируют, как этот процесс изменяет атмосферное давление: от четверти до двойного уровня наблюдаемого сейчас марсианского давления.

Старше 500 тысяч лет

По словам ученых, этот процесс наблюдается уже в течение примерно 510 тысяч лет, то есть с момента последней фазы экстремальной солнечной радиации, когда весь лед CO2 испарился в атмосферу Марса. «Наши предположения о колебаниях давления в марсианской атмосфере имеют основополагающее значение для понимания развития марсианского климата», - говорит Бюлер. - «И, конечно же, для понимания былой потенциальной пригодности Марса для жизни».

Черная дыра вместо солнца: благоприятные для жизни зоны вокруг черных дыр возможны

Загружается...

Популярное в

))}
Loading...
наверх