El síndrome de Kessler visto por un artista
Todo estara mal
La expresión numérica del progreso tecnológico, el hecho de que el número de satélites esté aumentando, también tiene su lado oscuro. De ninguna manera todos los aparatos, al final de su vida activa, entran culturalmente en una órbita de entierro especial para no molestar a nadie. Además, cuando el satélite se separa de la etapa superior o de la última etapa del vehículo de lanzamiento, ambos se encuentran en la órbita objetivo o de transferencia, y no todas las etapas superiores entran en su órbita de eliminación. Las características de diseño de los cohetes también conducen al hecho de que varios objetos de desechos espaciales pueden aparecer en un vehículo lanzado. Como resultado, para 2020, el número de objetos rastreados en órbita se acercó a 21 mil.
Imagen ODPO de la NASA
Y los cálculos de la cantidad de desechos espaciales son pesimistas: los satélites y las etapas gastadas a veces explotan (más precisamente, explotan cuando algún tanque, en el que permanece la presión, colapsa) y, hasta ahora, rara vez, chocan entre sí. Dependiendo de la configuración del modelo, la cantidad de basura crece lenta o rápidamente. Y es importante tener en cuenta que estos modelos aún no tienen en cuenta el despliegue de las enormes constelaciones espaciales Starlink, OneWeb, el Proyecto Kuiper de Amazon y varias posibles contrapartes chinas.
Cálculos de la NASA en el modelo LEGEND
Intersecciones peligrosas
Con toda la seriedad de la amenaza de un aumento en la cantidad de basura espacial que nos amenaza, hay dos hechos brillantes que son más evidentes como los errores de la película "Gravity". Primero, no hay necesidad de temer un crecimiento explosivo instantáneo en la cantidad de desechos espaciales. Los modelos muestran un aumento gradual en el número de colisiones de satélites en órbita. Según cálculos de la Agencia Espacial Europea, se produce una colisión grave de objetos en órbita con una frecuencia de aproximadamente cada cinco años. Y la frecuencia de cinco colisiones por año, lo que hace que sea casi imposible lanzar nuevos satélites, se espera alrededor del siglo 22. En segundo lugar, tales colisiones no destruirán todos los satélites en todas las órbitas; en el espacio existen tanto rutas relativamente seguras como intersecciones muy peligrosas.
La concentración de satélites en órbitas específicas, fuente
Órbita terrestre baja . Su principal ventaja es que cuanto menor sea la altitud orbital, más rápido el satélite frenará contra los remanentes de la atmósfera y se quemará en sus densas capas. Para altitudes de hasta 600 km, dependiendo del área y la masa del dispositivo, el período puede variar mucho, pero las estimaciones de la Agencia Espacial Europea dicen que en 25 años cualquier escombros desaparecerá sin nuestra participación.
Distribución orbital de objetos en el modelo MASTER de la Agencia Espacial Europea
Órbitas polar y sincrónica con el sol... Las órbitas con una inclinación de 90 ° y una altitud de 800-1200 km son ahora los lugares más peligrosos del espacio. En primer lugar, ya se han lanzado muchos satélites allí; estas órbitas son muy convenientes para observar la Tierra. Además, las órbitas se cruzan por encima de los polos, donde el peligro de colisión aumenta muchas veces, y la colisión es posible en cualquier ángulo, incluido el de frente, cuando se libera la máxima energía y los escombros se dispersan en una variedad de trayectorias. Y, finalmente, los escombros de la colisión de 2009 ya están volando aquí, cuando el satélite soviético Kosmos-2251 y el Iridium-33 en funcionamiento chocaron en cursos que se cruzan y formaron 2.296 escombros visibles. De hecho, esta colisión tuvo lugar en el lugar más probable: cerca del polo a una altitud de 789 km.Las constelaciones de satélites harán que este lugar sea aún más peligroso: OneWeb tendrá que operar en una órbita polar con una altitud de 1200 km, y los planes de Starlink indican órbitas con alturas de 1100, 1325, 1130 y 1275 km, y ya se le pidió a la compañía que se limitara solo a dispositivos a una altitud de 550 km.
Satélites de navegación en órbitas medias . Los satélites GLONASS están ubicados en tres planos a una altitud de 19400 km, GPS - 20180, Beidou - 21500 y Galileo - 23222. Esto es suficiente para formar ráfagas notables de densidad en los gráficos, pero incluso teniendo en cuenta los dispositivos rotos, la probabilidad de colisión aquí es muy pequeña - Todavía no hay tantos satélites, pero todavía hay suficiente espacio.
Órbitas de geotransición . Los estallidos de densidad que se aprecian en los gráficos dan órbitas de transferencia geoestacionaria, en las que permanecen las últimas o penúltimas etapas de los cohetes que llevan a los satélites a órbitas geoestacionarias. Diferentes velocidades características requeridas (delta-V) dan hasta tres grupos notables: de Baikonur, Cabo Cañaveral y Kourou. Aquí no hay vehículos vivos, solo escombros viejos, y hasta ahora la probabilidad de una colisión es relativamente pequeña.
, NASA
... Es muy conveniente para el funcionamiento de satélites de retransmisión y dispositivos meteorológicos que observan todo el hemisferio, por lo tanto, hay relativamente muchos satélites, y el hecho de que se haya utilizado durante mucho tiempo significa que hay suficientes escombros viejos rotos allí. Fuerzas que tienen un efecto perturbador en la órbita y requieren consumo de combustible para mantenerla, aquí, en un sentido peculiar, ayudan a "remover escombros" - la Luna que se queda sin combustible o una nave espacial rota se arrastra gradualmente a la órbita con una inclinación de 15 °, y una ligera asimetría de la Tierra coloca escombros en el área uno de los dos puntos de equilibrio. Pero aquí hay objetos en órbita con alta excentricidad (alargados, no circulares), por lo que son posibles colisiones con una velocidad relativa de hasta 4 km / s. También tiene su propia órbita de entierro un poco más alta,y una proporción creciente de satélites vive hasta el punto de quedarse sin combustible, gastando sus últimas gotas en cuidados civilizados en el cementerio. Además, la singularidad de la órbita geoestacionaria es que un satélite carroñero especial realmente puede funcionar aquí (por ejemplo, en una órbita polar, podría poner las cosas en orden solo en vehículos que vuelan en el mismo avión).
Lucha por la pureza
Como suele decirse, plantear y comprender un problema ya es la mitad de la solución. El hecho de que el síndrome de Kessler se desarrolle lentamente significa que la humanidad tiene la oportunidad de afrontarlo. No será fácil: los objetos que ya se encuentran en el espacio generarán gradualmente más y más escombros por sí mismos y nadie aceptará introducir una moratoria en el lanzamiento de nuevos satélites. Pero el problema tampoco es irresoluble: en los últimos años han aparecido una variedad de proyectos de eliminación de desechos espaciales, desde velas y sistemas de cables hasta ideas extravagantes como redes.o reciclar basura en combustible para vuelos de búsqueda. Aún no existen estándares ni requisitos obligatorios, pero podemos esperar que en un futuro previsible los vehículos comiencen a recibir sistemas confiables que puedan desorbitar incluso satélites rotos., La victoria sobre el síndrome de Kessler será una de las tareas importantes del siglo XXI que la humanidad tendrá que resolver. si no quiere quedarse sin acceso al espacio.