Bagaimana orbit bumi rendah bertukar menjadi timbunan sampah

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Jejak sampah manusia telah lama menjangkaui planet ini, jauh ke angkasa. Semasa aktivis dan ahli politik memutuskan apa yang perlu dilakukan dengan sisa isi rumah di Bumi, banyak peralatan yang telah digunakan terkumpul di orbit.

Mari kita fikirkan tempat pembuangan angkasa itu diperbuat daripada apa, di mana ia berada dan sama ada serpihan "syurga" boleh jatuh ke atas kepala kita (spoiler: ini sudah berlaku).

Apakah jenis sampah yang berterbangan di angkasa

Zaman angkasa lepas bermula dengan pelancaran satelit buatan pertama pada tahun 1957. Sejak itu, manusia telah melancarkan banyak roket dan meletakkan hampir 11,000 satelit ke orbit. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, bilangan misi angkasa lepas telah meningkat secara mendadak. Kini ruang dekat bumi sedang diterokai bukan sahaja oleh negeri - firma swasta dan organisasi bukan untung telah menyertai perniagaan itu. Beban pada orbit semakin meningkat.

Bagaimana bilangan objek dalam ruang berhampiran bumi berubah

Walau bagaimanapun, satelit, seperti mana-mana teknik lain, rosak dan menjadi usang. Ia digantikan dengan peranti baharu, dan peranti yang gagal terpaksa menjalani kehidupan mereka di orbit dalam bentuk besi buruk. Di kawasan berhampiran dan jauh di planet kita, "buangan" telah muncul.

Semua objek teknikal yang tidak boleh digunakan dan serpihannya dikelaskan sebagai serpihan angkasa. Kebanyakannya menggunakan peringkat roket, satelit lama dan serpihannya. Walaupun pelancaran berterusan peranti baharu, satelit yang berfungsi di orbit jauh lebih kecil daripada "sisa". Menurut anggaran Agensi Angkasa Eropah (ESA), terdapat 128 juta serpihan kecil di angkasa dekat bumi, saiznya tidak melebihi satu sentimeter, 900 ribu serpihan dari 1 hingga 10 cm dan 34 ribu - lebih daripada 10 cm Sebagai perbandingan: terdapat hanya 3 satelit yang berfungsi, 9 ribu.

Paling aktif manusia menggunakan orbit bumi rendah (200-2000 km di atas paras laut). Bahagian angkasa lepas ini adalah yang paling "padat penduduk" dan pada masa yang sama "paling kotor". Pada ketinggian 650-1000 km, "tempat pembuangan" pertama terletak - kenderaan lama, serpihan pelbagai saiz dan satelit tentera dengan pemasangan nuklear "hidup" di sini. Ketinggian sedemikian untuk penyimpanan objek yang berpotensi berbahaya tidak dipilih secara kebetulan: mereka boleh berada di sana selama kira-kira dua ribu tahun. "Tapak ujian" rasmi kedua terletak pada ketinggian kira-kira 36 ribu km - semua satelit yang telah berkhidmat dari orbit geostasioner dihantar ke sana.

Walau bagaimanapun, serpihan angkasa "terbang" bukan sahaja di tempat yang ditetapkan khas untuknya. Perlanggaran dengan serpihan di ruang dekat bumi boleh berlaku di mana-mana, kerana hampir mustahil untuk meramalkan pergerakan zarah kecil. Tetapi sangat mungkin untuk mengelak serpihan besar - kebanyakannya sedang diperhatikan oleh agensi angkasa dunia. Jika pada tahun-tahun mendatang syarikat seperti SpaceX, OneWeb dan Amazon menggunakan beribu-ribu satelit komunikasi di atas Bumi, pakar perlu memantau pergerakan di orbit dengan lebih berhati-hati untuk mengelakkan kemalangan.

Siapa yang menjejaki serpihan di angkasa

Menurut ESA, rangkaian pemerhatian angkasa selalu mengesan hanya 28,000 serpihan terutamanya besar. Rangkaian Pengawasan Angkasa AS ialah salah satu perkhidmatan analisis trajektori serpihan angkasa utama. Pakar menyimpan katalog di mana objek yang lebih besar daripada 5-10 sentimeter dari orbit Bumi rendah dan serpihan bermula dari 30 sentimeter yang terletak berhampiran geostasioner dibawa masuk.

Di Amerika Syarikat, terdapat pusat lain yang mengumpul dan memproses data bukan sahaja mengenai "sisa", tetapi juga pada peranti yang beroperasi. Geolokasi mereka diterbitkan dalam domain awam pada sumber Trek Angkasa, dan daripada Twitter Skuadron Kawalan Angkasa ke-18, anda boleh mengetahui tentang kemusnahan kenderaan tertentu. Berdasarkan maklumat ini, peta dalam talian Stuff in Space telah dicipta, yang menunjukkan dalam masa nyata kedudukan satelit (titik merah), badan roket (biru) dan serpihan angkasa lepas (kelabu). Peta dikemas kini setiap hari dan dengan jelas menunjukkan "hubungan" rapat antara peranti pengendalian dan "sisa".

Negara-negara Eropah, Rusia dan China juga sedang memerhati pergerakan di "landasan" angkasa menggunakan teleskop atau radar geostasioner. Perlanggaran di orbit jarang berlaku, terima kasih kepada perkhidmatan yang mengira kemungkinan ranap.

Dari manakah serpihan angkasa lepas?

Walaupun fakta bahawa perlanggaran di angkasa jarang berlaku, ia memberi kesan serius kepada pertumbuhan "buangan syurga". Salah satu kemalangan angkasa yang paling serius berlaku pada tahun 2009: satelit komunikasi Amerika Iridium dan peralatan tentera Rusia yang tidak berfungsi "Kosmos-2251" tidak dapat bersurai. "Pertemuan" mereka menimbulkan awan besar serpihan kecil dan lebih daripada 1, 5 ribu serpihan besar, yang sehingga hari ini kekal di angkasa dekat bumi.

Penyelidik memanggil letupan sebagai sebab utama pembentukan serpihan angkasa. Selalunya ia berlaku disebabkan oleh kebocoran atau pemanasan bahan api, yang kekal di dalam tangki peringkat atas yang telah dibelanjakan, peringkat terakhir roket dan satelit. Peralatan meletup kerana kecacatan reka bentuk atau kesan persekitaran ruang yang keras. Sebagai contoh, pada 2018 peringkat atas Rusia dan Amerika "Fregat" dan "Centaur" terhempas di orbit, pada 2012 "Briz-M" kami bertaburan menjadi serpihan. Pada Mac 2021, satelit meteorologi lama AS meletup, dan setahun yang lalu satu peringkat roket Soviet Cyclone-3, yang telah berada di angkasa dekat Bumi selama 29 tahun, bertukar menjadi 75 serpihan hanyut.

Ujian senjata anti-satelit meninggalkan banyak serpihan. Pada tahun 2007, China memusnahkan Fengyun-1Cnya sendiri dengan peluru berpandu jarak sederhana pada ketinggian 865 km. Terbentuk kira-kira 3, 5 ribu objek besar dan bilangan serpihan yang tidak dapat dikira sehingga 5 sentimeter. Pada tahun 2019, India juga melancarkan roket ke arah satelitnya - kira-kira 400 serpihan bertaburan di orbit antara 200 hingga 1600 km.

Pakar ESA menganalisis lebih daripada 560 kes pemusnahan peranti. Seperti yang mereka perhatikan, terdapat sebab lain untuk pembentukan serpihan angkasa di orbit. Selalunya, beberapa bahagiannya terputus dari radas, ia musnah kerana ketidaksempurnaan dalam struktur atau gagal apabila berinteraksi dengan atmosfera Bumi.

Sebab-sebab kemusnahan kapal angkasa

Pada tahun 2020, pakar dari RS Components menganalisis kuasa angkasa mana yang bersepah ruang lebih kuat daripada yang lain. Ternyata bahagian terbesar serpihan yang dikesan hari ini adalah milik Rusia dan negara-negara CIS - 14,403 serpihan. Di tempat kedua ialah Amerika Syarikat (8734), di tempat ketiga - China (4688).

Mengapa tempat pembuangan angkasa berbahaya

Satelit moden dilengkapi dengan perlindungan daripada mikrometeorit dan serpihan angkasa, tetapi "perisai" tidak selalu menyelamatkan. Serpihan daripada letupan itu terus bergerak pada kelajuan awal. Oleh kerana tiada daya geseran yang boleh dilihat di angkasa dan graviti biasa tidak bertindak, ia boleh dikatakan tidak perlahan.

Kelajuan mereka boleh mencapai 8-10 km / s, iaitu hampir tujuh kali lebih pantas daripada peluru. Pukulan serpihan yang lebih perlahan juga boleh membawa maut. Kepingan bersaiz lebih 10 cm mampu memusnahkan pesawat sepenuhnya. Perlanggaran dengan serpihan lebih daripada 1 cm mengganggu operasi kapal angkasa atau menyebabkan letupan objek yang tidak berfungsi. Zarah milimeter dalam kebanyakan kes meninggalkan retak dan serpihan pada perumah.

Pada 2016, serpihan kecil sebesar setitik habuk meninggalkan kemek 7mm pada kaca tingkap ISS. Perlanggaran dengan mana-mana serpihan serpihan berbahaya bagi stesen angkasa, kerana ia bergerak di orbit pada kelajuan lebih daripada 7.6 km / s. ISS kerap melakukan gerakan mengelak dan membetulkan orbitnya: panel anti-meteorit tidak dapat melindungi anak kapal dalam perlanggaran dengan serpihan besar. Kadang-kadang angkasawan terpaksa mengosongkan stesen dan menunggu detik pendekatan berbahaya terhadap serpihan angkasa lepas dalam kapal angkasa Soyuz, untuk segera meninggalkan "kapal karam" jika perlu.

Kebanyakan gerakan kapal angkasa dilakukan untuk mengelakkan "bertemu" dengan serpihan. Tindakan ini memerlukan kos yang tinggi. Pakar menghabiskan berjam-jam mengira risiko dan merancang trajektori baharu. Pada masa pergerakan itu, bahan api digunakan, yang anda perlu bawa bersama anda "sebagai simpanan", dan peranti "berdiri melahu" - mereka tidak menghantar data yang diperlukan untuk penyelidik.

Bagi mereka di Bumi, serpihan angkasa tidak menimbulkan ancaman yang serius. Peranti kecil berjaya terbakar di atmosfera, manakala sebahagian besar roket atau satelit yang dihabiskan, sebagai peraturan, diturunkan di sepanjang trajektori tertentu ke Lautan Pasifik atau ke wilayah tidak berpenghuni di Kazakhstan. Hanya sekali serpihan angkasa lepas buatan manusia terkena seseorang. Pada tahun 1997, bangkai kenderaan pelancar Delta II Amerika jatuh menimpa penduduk Oklahoma, Lottie Williams. Gadis itu kecewa apabila mengetahui bahawa ia bukan sekeping bintang yang jatuh di bahunya, tetapi serpihan tangki bahan api.

Perunding saintifik NASA Donald Kessler membuat ramalan yang tidak menyenangkan pada tahun 1978. Selepas itu, fenomena yang diterangkan olehnya dipanggil "sindrom Kessler." Menurut ahli astrofizik, suatu hari kepekatan "sisa" di angkasa akan meningkat dengan banyak sehingga jumlah kemalangan akan mula meningkat tanpa terkawal. Serpihan akan merempuh pesawat, dan ia akan terkoyak dan "menyerang" objek lain. Longgokan besi buruk akan menyebabkan orbit bawah tidak dapat digunakan, dan tali pinggang sampah akan muncul di sekeliling Bumi, mengingatkan cincin Zuhal. Sesetengah pakar percaya bahawa kepekatan kritikal objek buatan manusia di orbit telah pun dicapai.