Космічні компанії об’єднуються в боротьбі проти космічного сміття

Компанії в такий спосіб підтвердять безпечність своїх розробок для космічної інфраструктури.

Навколоземна орбіта схожа на шосе, де на величезній швидкості, до 28 000 км на годину, обертаються понад 3000 штучних супутників Землі. Кількість останніх до 2030 року збільшиться в десятки разів. Вже зараз аналітики говорять про цифру понад 100 000.

Нові штучні сателіти принесуть користь людству. Інтернет-з’єднання може коштувати на 99% дешевше, фермери збільшуватимуть врожай завдяки спектральним знімкам земельних ділянок з космосу, дані про місцезнаходження та прогнози погоди стануть ще більш точними.

Водночас ці пристрої зроблять навколоземний простір ще більш завантаженим. Це спричинить вищі ризики зіткнень космічних апаратів та уламків між собою.

SSR допоможе уникнути всього цього: в рейтингу прописані правила використання та утилізації космічних апаратів після завершення строку дії.

Ця стаття пояснює, чому кількість супутників зросте у десятки разів протягом наступного десятиліття, що спричиняє збільшення сміття на орбіті та навіщо потрібен рейтинг SSR.

Чому кількість супутників стрімко збільшується

Минулого року на навколоземну орбіту компанії вивели 1283 штучні сателіти. Це в 13,5 разів більше, ніж у 2019-му. До цього рекорд був встановлений в 1967-му — 143 сателіти відповідно.

Чому їхня кількість стрімко збільшується? Сучасна ракета може вивести десятки пристроїв за раз. Раніше це було неможливо.

Приміром, у травні 2021 року компанія SpaceX вивела 172 пристрої Starlink за три запуски.

До того ж розміри пристроїв значно зменшилися у порівнянні з велетнями ХХ сторіччя. Вага Starlink, пристроїв, що передають інтернет сигнал, або EOSDA, які використовуються для спостережень, не перевищує 300 кг.

Супутники, виведені 10-20 років тому, як-от Astra 1L (4505 кг), TerreStar-1 (6910 кг), або перші великі радянські “Космос-122”, (4730 кг) та американські CRRES (4383 кг), були значно більші за розмірами та масою через те, що технології того часу не дозволяли створити щось більш компактне.

Так само кількість запусків впливає на вартість послуг виробництва та виведення апаратів. У Morgan Stanley, всесвітньо відомій фінансовій компанії, підрахували, що “цінник” запуску скоротився з $200 до $60 млн. У майбутньому він може бути ще меншим, лише $500 000. Це станеться, якщо виробництво штучних сателітів стане масовим.

Останнє знизить вартість супутникових послуг. Наприклад, в майбутньому, ціна мегабайта інтернету може коштувати близько 1% від сьогоднішніх показників.

Попри величезну користь для людства, супутники створюють загрозу на навколоземній орбіті. Після виведення з експлуатації пристроїв утворюється космічне сміття, що негативно впливає на роботу інфраструктури за межами Землі.

Як виникає космічне сміття

Космічне сміття — будь-який об’єкт, залишений людьми в навколоземному просторі.

Це непрацюючі супутники, що завершили свою місію, останні ступені ракет і навіть викрутки, які випали з рук астронавтів під час робіт на Міжнародній космічній станції.

Всього, за підрахунками NASA, за межами Землі перебувають 23 000 уламків з окружністю понад 40 см (як сувенірний футбольний м’яч), 500 000 фрагментів — до 0,4 дюйма, (1 см) або більше. Ще приблизно 100 млн уламків — 0,04 дюйма (1 мм).

Всі ці фрагменти обертаються з величезною швидкістю, зберігаючи свою інерцію за рахунок відсутності сили тертя, і не можуть впасти на Землю через високу швидкість.

Чому космічне сміття небезпечне для інфраструктури

Фрагменти супутників і інші об’єкти в навколоземному просторі рухаються з високою швидкістю, до 28 000 км на годину. Цього достатньо, щоб фрагмент розміром в 1 мм пошкодив штучний сателіт.

У 2016-му крихітний фрагмент такого розміру, влучив в Copernicus Sentinel-1A, супутник спостереження за Землею, завдавши шкоди останньому.

Великогабаритне сміття також небезпечне. У 2009-му в супутник телефонного зв’язку Iridium 33 зіштовхнувся з непрацюючим пристроєм, в результаті чого був повністю знищений. Після аварії на навколоземній орбіті з’явилися 2300 великих фрагментів, близько 10% від усієї кількості великого за розміром сміття.

Що таке SSR

Рейтинг сталого космосу (The Space Sustainability Rating, SSR) —  це ініціатива, мета якої створити загальні правила для операторів супутників, ракет та інших пристроїв. Ці правила зроблять рух в навколоземному просторі узгодженим, що знизить ризики зіткнень як пристроїв між собою, так і зі сміттям.

Концепцію SSR розробила Рада глобального майбутнього з питань космічних технологій Всесвітнього економічного форуму в ході семінарів.

РГМ провела конкурс заявок у 2018 році, після чого були обрані чотири організації, що почали розробку SSR: Європейське космічне агентство, Массачусетський технологічний інститут, Техаський університет в Остіні та компанія Bryce, Space and Technology. Усі вони сформували консорціум з Всесвітнім економічним форумом, щоб визначити технічні та програмні аспекти SSR з 2019 по 2021 роки.

У рейтингу детально описані правила роботи для виробників супутників, ракет та інших пристроїв.

Правила роботи, зазначені в SSR – добровільні. Компанії будуть подавати заявки за особистою ініціативою, щоб довести безпечність пристроїв на навколоземній орбіті.

Після подачі заявок журі буде оцінювати компанії за такими параметрами:

• плани виведення систем з орбіти після завершення місій;
•  вибір висоти орбіти;
•  можливість виявлення та ідентифікації систем з Землі;
• заходи щодо запобігання зіткнень;
• розмір і кількість об’єктів, залишених в космосі від ракети-носія;
• обмін даними.

Оператори космічних апаратів, постачальники послуг із запуску та виробники супутників, добровільно приєднавшись до нової системи SSR, отримають один з чотирьох рівнів сертифікації. Компанії зможуть їх широко рекламувати, щоб підтвердити безпеку пристроїв.

До того ж позитивні оцінки компаній можуть сприяти зниженню витрат на страхування, навіть покращувати умови фінансування інвесторами космічних проектів.

Про те, чи будуть якісь штрафи для компаній, які не братимуть участі у рейтингу SSR, інформації на цей час немає.

Що зміниться в майбутньому

SSR вплине на роботу операторів. Вони діятимуть за правилами, зазначеними в рейтингу. Це знизить ризики зіткнень пристроїв між собою. Також ці правила скоротять розрив між знаннями та практичними навичками в спільноті космічних операторів.

Наприклад, SSR допоможе уникнути ситуацій, в яких опиняються оператори супутників та інших пристроїв. У березні ЗМІ написали про те, що Starlink та пристрої OneWeb ледве не зіштовхнулися.

Глобально цей рейтинг знизить ризики появи “синдрому Кесслера”, низки зіткнень пристроїв як один з одним, так і зі сміттям, в результаті яких штучні сателіти перестануть працювати, з’являться мільйони нових фрагментів сміття, а навколоземний простір стане непридатним для нових пристроїв і ракет.