Космическая отрасль сейчас активнейшим образом развивается — такого количества пусков ракет-носителей, космических программ (причём успешных) и прочих направлений работы не было никогда. Одна из наиболее активных организаций в этой отрасли — SpaceX и связанная с ней Starlink. Образно говоря, покрытие космодромов SpaceX не успевает остывать, настолько часто с них взлетают ракеты-носители. Всё это хорошо, но регуляторы и учёные видят в росте активности пусков несколько проблем. Об этом — в продолжении.

Что случилось?

С начала года ракета-носитель Falcon-9 компании SpaceX совершила уже 70 успешных стартов. Всего пусков ракет-носителей компании насчитывается 273 (во всяком случае, именно столько их было в момент написания самой статьи). И, конечно, до конца года запланированы дополнительные пуски, всего их должно быть около 10.

Частично это фрахт, то есть запуск в космос аппаратов компаний, которые платят за использование ракеты. Частично — деятельность в рамках Starlink, компания планирует довести количество спутников в группировке до 42 тыс.

Регуляторы США усматривают в этом проблему, поскольку, по словам представителей этой организации, на орбите Земли увеличивается количество космического мусора, поскольку ракеты Falcon-9 хотя и многоразовые, но часть фрагментов конструкции всё же остаётся в космосе. Кроме того, Starlink обвиняют в том, что спутники, которые опускают с орбиты в атмосферу, сгорают не полностью, а значит, что-то падает и на поверхность Земли, представляя собой угрозу здоровью и жизни людей.

Кроме того, на орбите Земли и так большое количество объектов вроде отработанных спутников и их фрагментов. На данный момент по орбите вокруг Земли, на разных расстояниях движется около 23 тыс. объектов с размером от 10 см. Если говорить о частицах меньше 1 мм — их уже свыше 100 млн (здесь чисто теоретические подсчёты, понятно, что в телескоп такое не увидишь). Все эти фрагменты, особенно мельчайшие, вроде бы и не проблема. Но они движутся со скоростью 24 000 км/ч. 

Отдельные частицы время от времени сталкиваются между собой, дробясь на мельчайшие фрагменты. Ещё в 1978 году NASA показало сценарий, когда этот процесс дойдёт до этапа, на котором орбита станет полностью непригодной для запуска чего бы то ни было — аппараты с Земли будут просто сразу же уничтожаться фактически мусором.

Кроме того, иногда космический мусор падает и на поверхность, не сгорая полностью в атмосфере. И если FCC, Федеральная комиссия по связи США, оценила риск от падения несгоревших в атмосфере фрагментов спутников Starlink как низкий. То FAA, Федеральное управление гражданской авиации США, проводило оценку рисков по другой методике. И эксперты этой организации считают, что риск достаточно высокий.

И каков он, этот риск?

Для того, чтобы это выяснить, FAA заказало анализ ситуации у Aerospace Corporation, некоммерческой организации, которая управляет финансируемым из федерального бюджета Центром исследований и разработок.

Согласно техническому отчёту Aerospace, годовая вероятность того, что один или несколько человек на борту самолёта пострадают или погибнут из-за столкновения с обломками космического корабля в 2021 году, составит 0,1 процента. Это во многом зависит от количества возвращающегося на Землю мусора. По оценкам Aerospace, каждый космический корабль SpaceX может произвести три куска мусора по 300 граммов каждый.  Соответственно, фрагментов становится больше, и риск возрастает.

Крупнейшей группировкой спутников на данный момент является группировка SpaceX Starlink. SpaceX заявляет, что её космический корабль полностью подлежит утилизации, что означает отсутствие уцелевших частей. FCC приняла заявление SpaceX об отсутствии мусора на орбите.

А вот по мнению FAA, которое опирается на исследование Aerospace, риск для самолётов «увеличивается более чем в 10 раз по сравнению с нынешними рисками», поскольку спутниковые группировки становятся больше и всё больше спутников выводится с орбиты, когда они выходят из строя или достигают конца срока службы, заявили в ФАУ.

Соответственно, к 2035 году вероятность ежегодной гибели одного человека, находящегося на земле, вырастает до 61%. Вероятность повреждения самолёта из-за столкновения с фрагментом космического мусора с дальнейшим падением самолёта — 0,07%.

Представители FAA считают, что риски слишком большие, и с деятельностью SpaceX, Starlink нужно что-то делать.

В SpaceX считают всё это ошибкой из-за устаревшей методики

В ответном письме компания SpaceX, в лице главного инженера Дэвида Голдштейна, заявила, что у Aerospace нет специальных знаний для проведения соответствующего анализа работы Starlink. Также нет у аналитиков и специфических деталей работы — как ракет-носителей, так и самих спутников. Соответственно, анализ содержит «нелепые, неточные и неоправданные» заявления относительно рисков для людей и авиации со стороны Starlink.

По мнению представителей SpaceX, эксперты Aerospace могли просто запросить недостающие данные, но они этого не сделали. Ну а представители FAA «приняли отчёт без какой-либо проверки, передав затем эту информацию Конгрессу». Сама же методика Aerospace базируется на исследовании NASA 23-летней давности, где изучались спутники Iridium и их возможная угроза авиации и людям. Материалы, из которых изготовлены эти спутники, их конструкция и т. п., очень сильно отличаются от того, что применяют и используют в Starlink.

«Этот анализ неприменим к спутникам SpaceX, потому что, помимо прочего, спутники Iridium  даже не были построены так, чтобы их можно было полностью уничтожить», — заявили в SpaceX.

«Спутники Iridium, проанализированные в исследовании НАСА целое поколение назад, не похожи по материалам, ни по конструкции, орбите и принципам работы на спутники SpaceX или любого другого современного спутника на околоземной орбите...», — заявил Голдштейн.

Он также раскритиковал FAA и за «игнорирование других спутниковых систем, таких как Amazon Project Kuiper, OneWeb или любую из систем спутниковой связи, разрабатываемых и развёртываемых Китаем».

А ещё и световое/радио- загрязнение

Критикуют спутники Starlink и астрономы. Они утверждают, что тысячи новых объектов на орбите вызывают значительные сложности с космическими наблюдениями. Впервые об этом заявили ещё в 2019 году, и с тех пор количество жалоб растёт.

Летом этого года коллектив астрономов заявил, что флотилии спутников мешают работе крупнейших радиоастрономических обсерваторий мира, создавая для них помехи. В частности, астрономам  удалось обнаружить радиоволны на частотах от 110 до 188 МГц для 47 из 68 зондов, за которыми они наблюдали. В этот интервал также входит защищённый диапазон частот 150,05–153 МГц, который выделен под радиоастрономические наблюдения Международным телекоммуникационным союзом, говорит научный сотрудник Нидерландского института радиоастрономии (ASTRON) Сес Басса.

Что в итоге?

Разбирательство ещё идёт, но ранее SpaceX предоставила доказательства того, что спутники связи, принадлежащие Starlink, при спуске в атмосферу полностью сгорают. Что касается светового загрязнения, то меры уже приняты. SpaceX запустила 22 спутника Starlink V2 с новым зеркальным покрытием. Это диэлектрическая зеркальная плёнка с высокой отражающей способностью. Компания утверждает, что такое покрытие сделает спутники менее заметными с Земли, что облегчит астрономические наблюдения. Поможет это или нет — покажет время.

Относительно борьбы с космическим мусором — здесь не только проблема Starlink, поскольку работают на орбите Земли и другие компании/организации. Сейчас регуляторы разных стран стараются принимать различные меры для решения этой проблемы.

Например, в одном из документов ISO говорится о том, что все космические аппараты после завершения их эксплуатации должны быть убраны с орбиты и направлены в атмосферу Земли либо переведены на так называемую орбиту захоронения, которая ничему пока не угрожает.

Ещё есть разного рода частные проекты:

  • Space Sweepers — разрабатываемый японской компанией робот-уборщик, способный сбрасывать космический мусор с орбиты в атмосферу Земли. Компания, которая занимается разработкой, называется Astroscale

  • RemoveDEBRIS — проект Европейского космического агентства, который предусматривает использование гарпунов, сетей и лазеров для того, чтобы захватывать и удалять мусор с орбиты

  • CleanSpace One — проект Швейцарского федерального института технологий в Лозанне (EPFL). Он ставит своей целью постепенную очистку орбиты Земли от космического мусор.

В целом таких проектов много, но большая часть — чистая теория, лишь единицы прошли какие-то практические испытания, а на регулярной основе не работает ничего. Так что и борьба с мусором — тоже дело времени. Хотя та же SpaceX разрабатывает собственную программу по «орбитальной уборке».