Орбитальная свалка: кто уберёт за человечеством?

Источник.

Космический мусор — одна из самых острых проблем современной космонавтики. На орбите вокруг Земли расположено около 35 000 отслеживаемых сегодня рукотворных объектов, из которых лишь треть — действующие. Всё остальное — ныне бесполезные остатки и побочные продукты 67-летнего исследования человечеством околоземного пространства. Здесь «летают» вышедшие из строя спутники, отработанные корпуса ракет, обломки столкновений, взрывов, запланированных отделений ракет-носителей и других «фрагментационных событий». 

Всё это богатство с каждым годом пополняется, всё более усложняя учёным расчёты траекторий новых запусков, частота которых также возрастает. Нагромождение мусора, которое по некоторым оценкам включает в себя 1 миллион объектов размером более 1 сантиметра, в дополнение к отслеживаемым крупным объектам, регулярно наносит ущерб активной аппаратуре. Столкновения с ним угрожают спутникам, будущим миссиям и самой МКС, положение которой на орбите нужно изменять во избежание катастрофических последствий. 

В 2019 году эта проблема рассматривалась на Всемирном экономическом форуме. Тогда была собрана команда во главе с доцентом MIT Даниэлем Вудом из группы Space Enabled Research, задачей которой было определено создание некоторого подобия международного надзорного органа. Это не бюро, а, скорее, система оценки аккуратности космических компаний (как государственных, так и частных). Все мы знаем прибаутку «чисто там, где не мусорят», поэтому одними из основных критериев оценок выступили не только безопасность запусков космических аппаратов, но и планы по их уводу с орбиты. Также внимание уделено проработке методов избегания столкновений, уменьшения количества мусора и открытости к обмену данными.

Всё это должно было помочь улучшить координацию и обслуживание орбитальных объектов и вообще лучше контролировать ситуацию. В результате команда представила систему Рейтинга космической устойчивости (Space Sustainability Rating — SSR), которая начала функционировать в 2021 году как независимая организация.

«Рейтинг космической устойчивости играет свою роль, объединяя международно признанные ответственные модели поведения на орбите и отмечая участников космической отрасли, которые их реализуют», — говорит Вуд, получивший назначение в Департамент аэронавтики и астронавтики (AeroAstro).

Французский оператор спутниковна геостационарной и низкой орбите Eutelsat Group стал первой крупной компанией, прошедшей оценку SSR. Проверка по многоуровневой системе оценок на основе шести ключевых критериев выдала результат более 80%, что наделяет компанию высшим "платиновым" рейтингом, как отличника в обеспечении безопасности спутников, их эксплуатации и утилизации.

По состоянию на декабрь прошлого года система также предоставила рейтинги таким операторам, как OHB Sweden AB, Stellar и TU Delft. 

В новой статье разработчиков SSR, опубликованной в Acta Astronautica, её ведущий автор Мину Ратнасабапати, Вуд и остальная команда предоставляют подробную историю, мотивацию и дизайн своего рейтинга устойчивости космоса как системы оценочного стимулирования космических операторов предпринимать усилия по сокращению космического мусора и риска столкновений.

В документе уделено внимание прозрачности, беспристрастности и отсутствию коммерческой заинтересованности относительно истории зарождения и целей SSR как кросс-организационного сотрудничества. Также освещены основы его развития как составного индикатора, который оценивает миссии по нескольким количественно измеряемым факторам. Отмечая важность предоставления действенной обратной связи и вклад операторов в коллективное обеспечение устойчивого развития орбитального трафика, авторы рассматривают проблемы системы, возникающие при её принятии и внедрении. Оказывается, частично они могут быть вызваны несоответствием между различными международными рекомендациями по борьбе с космическим мусором. 

В итоге рейтинг в значительной степени опирается на проверенные методики оценки из других отраслей. Например, авторам очень пригодился опыт LEED (Лидерства в энергетическом и экологическом проектировании) в строительстве и производстве, SAFA (Оценки устойчивости продовольственных и сельскохозяйственных систем) в сельском хозяйстве и STARS (Системы отслеживания, оценки и рейтинга устойчивости) в образовании. 

«Основываясь на количественных показателях SSR и тестируя её в различных профилях миссий, мы создали рейтинговую систему, которая признает устойчивые решения и операции операторов спутников, соответствующие международным стандартам и передовой отраслевой практике», — подытожил Ратнасабапати. 

Будучи призванным поощрять операторов такой глобальной отрасли, какой предстаёт космонавтика, нести ответственность перед всем международным сообществом, Рейтинг устойчивости космоса хоть и является кросс-организационным и международным сотрудничеством, всё же знаменует собой неправительственный подход. Тем не менее разработчики подчёркивают: чтобы эти меры работали, нужно активное участие как частных космических компаний, так и регулирующих отрасль госструктур.

Академические исследования вопроса продолжаются. Изучаются преимущества космических миссий и государственных надзорных органов, сильные и слабые стороны их взаимодействия, общие взгляды и противоречия. Назревшая необходимость уделять внимание гигиене околоземного пространства наблюдается всё отчётливее с каждым новым запуском. С начала космической эры на орбите было больше космического мусора, чем действующих спутников — более 6700 запусков привели к появлению около 60 000 отслеживаемых антропогенных космических объектов.

В отчётах NASA Orbital Debris Program Office (ODPO) указано, что, по обобщённым сведениям наблюдений посредством радаров и телескопов Российского, Европейского и Американского космических агентств, на орбите Земли обнаружено более 27 000 отслеживаемых объектов размером более 10 см. И это при том, что расчётные значения общего числа фрагментов, основанные на статистических моделях NASA и ESA, превышает 100 миллионов. По оценкам, многие из обломков являются результатом более чем 650 событий фрагментации, и с будущими прецедентами, которые будут происходить от 20 до 80 раз в год, объёмы этого мусора будут расти неуклонно.

«Спутники предоставляют ценные услуги, которые влияют на каждого в мире, помогая нам понимать окружающую среду, общаться на глобальном уровне, ориентироваться и управлять нашей современной инфраструктурой. Поскольку предлагаются новые инновационные миссии, в которых задействованы тысячи спутников, необходим новый подход к управлению космическим трафиком. Национальным правительствам и космическим операторам необходимо разработать координационные подходы, чтобы снизить риск потери доступа к ценным спутниковым миссиям», — говорит доцент Вуд.