В последнее время все больше внимания уделяется защите Международной Космической Станции от 18,000 обломков космического мусора витающего рядом с ней.
Задача не из простых, учитывая космические особенности.

— Стрелять нужно на довольно дальние дистанции, чтобы обломки объекта не задели МКС.
— Нужно определить размер и оптимальный заряд.
— Необходимо узнать, есть ли у объекта взрывные элементы?
— Нужно ли уничтожать объект или лучше изменить его орбиту?

Конечно, космонавты живущие на МКС имеют спасательную капсулу и, в крайнем случае возможно смогут спастись, но усилия и деньги вложенные в станцию это слишком много, чтобы оставить ее незащищенной.



источник на англ.

Беспрецедентное столкновение спутников Iridium 33 и Cosmos 2251, которое произошло 10 февраля, могло иметь более тяжёлые последствия в смысле загрязнения орбитального пространства.

Компьютерное моделирование показало, что при прямом столкновении
900-килограммового «Космоса» (компактный цилиндр с солнечными антеннами по всей окружности) и 560-килограммового «Иридиума» (более длинный и тонкий цилиндр с панелями, перпендикулярными корпусу) на скорости 11 км/с образовалось бы около 1300 фрагментов. Реально же специалистам НАСА на конец марта удалось каталогизировать всего 823 больших обломков, что довольно мало. Из них около двух третей принадлежит «Космосу» и только треть — «Иридиуму», что тоже не совпадает с моделированием прямого столкновения. То есть «Космос» повредился значительно сильнее своего собрата по несчастью.

По мнению экспертов, скорее всего, спутники задели друг друга лишь вскользь, а именно «Космос» врезался в солнечную антенну «Иридиума».

Работа по каталогизации и документированию траектории каждого осколка продолжается. Все они будут внесены в справочники и будут отслеживаться, чтобы предотвратить столкновение с рабочими спутниками, которые находятся на орбите. Пока что большинство из них не вышли за пределы 790-километровой зоны вокруг места происшествия. Там они никому не угрожают, кроме других спутников систему «Иридиум» и некоторых научных спутников. Лишь малое количество обломков спустились ниже в орбитальное пространство Международной космической станции и на маршруты шаттлов.

По данным NASA, в околоземном пространстве сегодня летает больше 21 000 обломков размером свыше 10 сантиметров, около 500 000 — от 1 до 10 сантиметров и больше 100 000 000 частичек мусора меньше 1 сантиметра. Эта орбитальная свалка представляет всё большую опасность для космических аппаратов. Так, один из пессимистичных сценариев развития ситуации, так называемый синдром Кесслера, неконтролируемая цепная реакция: столкновение двух достаточно крупных объектов приводит к резкому повышению концентрации обломков, в результате чего разрушаются ещё несколько спутников и число обломков растёт экспоненциально, за короткое время делая околоземное пространство вообще непригодным для полётов.


Рост количества мусора на орбите с 1960 по 2009 годы

Находящаяся на орбите примерно в 400 километрах над нами Международная Космическая Станция — это один из наиболее сложных и дорогих инженерных проектов за всю историю человечества. Станция весит около 400 метрических тонн, а размеры ее немного превышают размеры поля для американского футбола. Для ее сборки потребовались десятки и десятки запусков со стороны России и США (включая 37 полетов шаттлов), а так же более 155 выходов космонавтов и астронавтов в открытый космос — а это вдвое больше, чем общее количество выходов в открытый космос на тот момент.


^{Сравнение размеров МКС и поля для американского футбола}

Постройка и запуск МКС обошлась человечеству примерно в 150 миллиардов долларов и 13 лет работы. И в этот самый момент, где-то там, высоко над нашими головами, шесть человек работают в космосе. Конечно, станция не просто висит там без движения. Сама по себе орбита МКС имеет тенденцию к снижению из-за сопротивления атмосферы — скорость этого снижения составляет около 2 километров в год — поэтому станцию нужно время от времени подталкивать, чтобы помочь ей оставаться на необходимой высоте. Более того, вся эта огромная структура является довольно мобильной — ее можно двигать, поворачивать и наклонять в трех измерениях для того, чтобы избежать возможных столкновений с космическим мусором. Так как же удается переместить 400 тонн довольно хрупкой МКС в случае, если на нее, к примеру, движется астероид?

Проблема космического мусора — разного рода остатков космических аппаратов, устройств, «мертвых» спутников, находящихся на земной орбите, становится актуальнее год от года. В самом деле, ведь даже относительно небольшой объект способен нанести значительные нарушения работающим ныне космическим кораблям и спутникам. Нечто подобное показали в фильме «Гравитация», хотя и несколько утрированно. Шутка ли, на орбите сейчас находится уже около 5,5 тысяч тонн «мусора».

Каждому из нас известно, что человечество невероятно загадило свою планету и ежедневно продолжает генерировать невероятное количество мусора. Но немногим известно, что за недолгий период освоения космоса мы успели превратить околоземное пространство в небольшую свалку отработанных спутников. Здесь представлены две интерактивные визуализации, отражающие сложившуюсь ситуацию.

Первая визуализация (автор Alex Rasmussen) отражает все известные и отслеживаемые спутники и обломки:

• Зелёными точками обозначены действующие спутники.
• Серыми — неактивные, но работоспособные.
• Красными — вышедшие из строя спутники и их обломки.

Ведущие космические агентства вплотную приблизились к необходимости собирать камни генеральной уборки на орбитах. Количество вращающегося вокруг Земли мусора принимает угрожающие размеры, и чтобы ситуация не вышла из-под контроля, пора браться за дело. Европейское Космическое Агентство склоняется к использованию гарпуна для утилизации крупных объектов.

На Хабре не раз и не два писали о космическом мусоре и проблемах, связанных с ним. Сейчас у тех ученых и инженеров, которые занимаются проектированием космических аппаратов, проблем гораздо больше, чем, скажем, лет 20 назад.

Кроме проблем в проектировании самого устройства и планировании его маршрута со всеми торможениями/ускорениями и прочими маневрами, теперь приходится брать в расчет и космический мусор. Столкновение аппарата стоимостью во многие десятки и сотни миллионов долларов с небольшим обломком чревато потерей аппарата для науки/бизнеса.

Ну, а таких обломков становится все больше.

За последние несколько недель «Роскосмос» проявил невиданную раньше активность: уже есть план по созданию орбитальной лунной базы, проект по созданию элементов и оборудования для поверхностной лунной базы, проект по созданию лунохода и даже проект по добыче полезных ископаемых на Луне.

Теперь появился еще один проект, по созданию космического мусорщика — аппарата, способного очистить орбиту Земли от космического мусора, или хотя бы его части.

В первой статье я описал в общих чертах идею создания такого направления в ракетно — космической отрасли. Сейчас же мне хотелось более детально описать возможности транспортного космического модуля, его характеристики и экономическую выгоду этого проекта.

В поле зрения любителей космоса и космонавтики попал занимательный сайт StuffInSpace. Этот ресурс визуализирует присутствующие в данный момент на орбите Земли рукотворные объекты – от спутников до обломков «космического мусора». С помощью ресурса видно, что в ближайшем космосе становится тесновато.

Трёхмерное представление выполнено при помощи технологии WebGL, и, что немаловажно, работает достаточно быстро даже на медленных компьютерах (говорю по собственному опыту). Данные для визуализации раз в день скачиваются с сайта www.space-track.org. Сайт продвигает мирное использование космоса и проповедует взаимовыгодный обмен информацией, для чего на ресурсе устроен специальный программный интерфейс (API).

Визуализация подразделяет космические объекты на три вида. Красными точками обозначены работающие спутники. Синими – корпуса ракет. Серыми – обломки различных объектов. Пользователь может выбрать любой объект мышкой, после чего ресурс покажет его название и текущую орбиту, данные о местонахождении, скорость и другие данные.

Количество космического мусора и спутников на околоземных орбитах сократилось за IV кв. 2014 года с 16 994 до 16 906 объектов, сообщается в ежеквартальном отчёте НАСА о ситуации в ближнем космосе по итогам обновления каталога Стратегического командования США.

Больше всего объектов на орбите имеет российское происхождение (6385 штук, спутники и мусор). На втором месте США — 5028, у Китая — 3785.

Стюарт Грей, лектор из Университетского Колледжа Лондона, создал видео и интерактивную визуализацию, позволяющие видеть рост количества космического мусора вокруг Земли с течением времени. Все началось с отработавшего свое время первого искусственного спутника — «Спутника 1». С течением времени количество космического мусора только увеличивалось.

«Спутник 1» был 58,5-сантиметровой сферой, которая генерировала радиосигналы. Почти сразу после его запуска был запущен «Спутник 2», а также «Explorer 1» — тут уже отличились США. С 1961 года, времени выхода в космос первого пилотируемого космического корабля, ситуация стала неуправляемой — космический мусор множился очень быстро.

Следующая часть нашей беседы с космонавтом Павлом Виноградовым. На этот раз поговорим о технике:
Про многоразовые корабли и ракеты. Про космический мусор и НЛО. Про опасности в открытом космосе. О скафандрах. Про туалет. Про воду. Про замкнутый цикл и автономность станций. О системе управления МКС. Про орбитальный интернет. Про работоспособность бытовой электроники в космосе. Про космическую экспансию. Про «Гравитацию» и «Интерстеллар». О полете на Марс.

27 марта 2015 года в 22:43 состоится пуск пилотируемого корабля «Союз ТМА-16М» к Международной космической станции с космодрома Байконур. На борт прибудут Геннадий Падалка и Михаил Корниенко (Россия) и Скотт Келли (США). Корниенко и Келли проведут на борту год — это первый полёт на МКС с годовой миссией. 15 марта прошла запланированная тренировка в корабле и примерка полётных костюмов.

В рамках экспедиции российские космонавты отполируют иллюминаторы станции снаружи, чтобы избавиться от царапин, полученных в ходе работы.


Постер к 43-ей экспедиции на МКС.

В начале 2015 года НАСА в ежеквартальном отчёте о ситуации в ближнем космосе сообщило, что количество космического мусора и спутников сократилось с 16 994 до 16 906 объектов в четвертом квартале 2014 года. Изменения не были глобальными, поэтому проблема остается.

Для решения этой проблемы международная команда ученых предложила сбивать мусор с помощью волоконного лазера.


Кадр из фильма «Звездные войны»

Химики из Мичиганского университета совместно с учёными из НАСА разработали многослойный полимерный материал, который обладает способностью к «самозаживлению». При появлении небольшого отверстия, например, от микрометеорита материал автоматически заделывает его, сохраняя тем самым герметичность предохраняемого объекта. В перспективе такой материал можно использовать для защиты космических станций от микрометеоритов и мелкого космического мусора на орбите.

Между двумя полимерными пластинами расположен слой, в котором содержится жидкая смола особого состава (на основе тиолов). Не имея контакта с воздухом, эта смола в виде вязкой жидкости неограниченно долгое время.


Трёхслойный материал в работе

Если какой-либо объект пробивает дыру в полимерных пластинах, смола начинает вытекать из неё и вступает в контакт с воздухом, в результате чего происходит химическая реакция. Вытекшая смола очень быстро затвердевает и закупоривает отверстие. Весь принцип действия материала напоминает механизм сворачивания крови при контакте с воздухом.

Полимерные панели и смола между ними прозрачны, поэтому такой материал получится использовать даже для иллюминаторов.

Кадр из фильма «Spaceballs»

2 января на маисовое поле, находящееся на территории вьетнамской провинции Йенбай упали три металлических шара. Военные высказали предположение, что 45-килограммовые шары могут быть космическим мусором, пережившим падение с орбиты. Ведётся расследование инцидента.

Уже известно, что шары не содержат ни взрывчатых веществ, ни опасных для здоровья материалов. Военные утверждают, что не проводили никаких учений или испытаний в этом районе страны. Очевидцы рассказывают, что услышали звук наподобие грома, после чего шары упали с неба.

10 миссий из 5160 сгенерировали 30% общего количества космического мусора на орбите Земли



Агентство NASA и другие космические агентства, научные организации отслеживают обломки космических аппаратов на орбите Земли. С каждым запуском ракеты, с каждым происшествием на орбите этих обломков становится все больше, и они представляют определенную опасность для последующих миссий.

Столкновение аппарата стоимостью во многие десятки и сотни миллионов долларов с небольшим обломком чревато потерей этого аппарата для науки/бизнеса. При этом обломков и так много, а при столкновении объектов в космосе они разделяются еще на большее количество частей, которые, сталкиваясь с чем-то еще, порождают новые объекты. И так далее, и тому подобное — почти цепная реакция. Есть даже опасения, что космический мусор может сделать космос недоступным для человека. Но мало кто знает, что треть всех этих обломков — результат всего 10 аварийных ситуаций в космосе, которые можно назвать «мусорными».

Космического мусора становится больше год от года. Различные компании отправляют на орбиту системы как общего пользования, так и секретные (особенно это актуально для военных стран с космическими технологиями), причем частота пусков ракет-носителей с такого рода грузом постепенно увеличивается.

Правда, основная проблема — это не новые спутники, а старые, уже не эксплуатирующиеся аппараты и их обломки. Не так давно ученые НАСА подсчитали, что треть всего космического мусора на орбите была получена в результате 10 различных миссий с аварийными ситуациями в космосе. Максимальное число обломков получилось при разрушении космического аппарата Fengyun-1C китайцами. КНР, как сообщалось, разработала технологию дистанционного уничтожения спутников, находящихся на орбите Земли.