Rumaffald refererer til alle kunstige genstande og affald fra dem i rummet , som allerede er ude af drift, ikke fungerer og aldrig igen kan tjene noget nyttigt formål, men er en farlig faktor, der påvirker fungerende rumfartøjer , især bemandede . I nogle tilfælde kan store genstande af rumaffald eller dem, der indeholder farlige (nukleare, giftige , osv. ) materialer om bord, også udgøre en direkte fare for Jorden - med deres ukontrollerede deorbit , ufuldstændig forbrænding, når de passerer gennem tætte lag af Jordens atmosfære og affald, der falder på bosættelser, industrianlæg, transportkommunikation mv.
Problemet med at tilstoppe det nær-jordiske rum med "rumaffald" som rent teoretisk opstod i det væsentlige umiddelbart efter opsendelserne af de første kunstige jordsatellitter (AES) i slutningen af 50'erne . Den fik sin officielle status på internationalt plan efter rapporten fra FN's generalsekretær med titlen "The impact of outer space activities on the environment" den 10. december 1993 , hvor det især blev bemærket, at problemet har en international, global karakter. : der er ingen forurening af det nationale jordnære rum, der er en forurening af jordens rumrum, hvilket påvirker alle lande lige så negativt.
Behovet for foranstaltninger til at reducere intensiteten af teknogen rumforurening bliver tydeligt, når man overvejer mulige scenarier for rumudforskning i fremtiden. Der er en såkaldt "kaskadeeffekt", som på mellemlang sigt kan opstå ved gensidig kollision af genstande og partikler af "rumaffald". Når man ekstrapolerer de eksisterende forhold for affald i lave jordbaner (LEO), selv under hensyntagen til foranstaltninger til at reducere antallet af orbitale eksplosioner i fremtiden (42% af alt rumaffald) og andre foranstaltninger til at reducere menneskeskabt affald, vil denne effekt kan føre til en katastrofal stigning i antallet af objekter på lang sigt orbital debris i LEO og som følge heraf til den praktiske umulighed af yderligere rumudforskning . Det antages, at "efter 2055 vil processen med selvreproduktion af resterne af menneskelig rumaktivitet blive et alvorligt problem" [1] .
Fra 2021 var der 130 millioner objekter 0,1-1 i alle højder af det nær-jordiske rum (NES; rummet afgrænset af en kugle, hvis radius er lig med den gennemsnitlige afstand fra Jorden til Månen (380 tusinde km)). cm i størrelse Heraf 20 millioner - i lav kredsløb om jorden (LEO) i højder op til 2000 km. Antallet af genstande 1-10 cm i størrelse i alle højder var 900.000, og 500.000 i LEO Antallet af genstande over 10 cm i størrelse var 34.000 i NEO, hvoraf 23.000 var i LEO [2]
Kun en lille del af dem (ca. 10%) blev opdaget, sporet og katalogiseret ved hjælp af jordbaseret radar og optiske midler. For eksempel indeholdt US Strategic Command -kataloget i 2013 16.600 objekter (for det meste større end 10 cm [3] ), hvoraf de fleste blev skabt af USSR , USA og Kina [4] [5] . Det russiske katalog, GIAC ASPOS OKP ( TsNIIMash ), indeholdt i august 2014 15,8 tusinde rumaffaldsobjekter [6] , og i alt var der mere end 17,1 tusinde objekter i kredsløb nær Jorden (inklusive aktive satellitter), en kollision med nogen af hvilket vil føre til fuldstændig ødelæggelse af rumfartøjet (SC) [7] .
Omkring 6 % af sporede objekter er aktive; omkring 22 % af genstandene holdt op med at fungere; 17% er brugte øvre stadier og øvre stadier af løfteraketter , og omkring 55% er affald, teknologiske elementer forbundet med opsendelser og fragmenter af eksplosioner og fragmentering.
De fleste af disse objekter er i baner med høj hældning, hvis fly skærer hinanden, så den gennemsnitlige relative hastighed for deres gensidige passage er omkring 10 km/s . På grund af det enorme lager af kinetisk energi kan en kollision mellem disse objekter og et aktivt rumfartøj beskadige det eller endda deaktivere det. Et eksempel er det første tilfælde af en kollision af kunstige satellitter: Kosmos-2251 og Iridium 33 , som fandt sted den 10. februar 2009; som et resultat kollapsede begge satellitter fuldstændigt og dannede over 600 affald.
De områder af kredsløb omkring Jorden, der oftest bruges til drift af rumfartøjer, er mest tilstoppede. Disse er LEO, geostationær kredsløb (GSO) og solsynkrone kredsløb (SSO).
Der er forskellige skøn over "bidraget" fra de vigtigste lande, der skrælder rum. Især i en af rapporterne på konferencen om rumudforskning Glex-2021 (St. Petersborg, 14.-18. juni 2021) blev der givet to muligheder for sådanne vurderinger. Ifølge en af dem er Kinas bidrag 40%, USA - 25,5%, Rusland - 25,5%, andre lande - 7%. Ifølge den anden mulighed tegner Rusland sig for 39,7 %, USA for 28,9 % og Kina for 22,8 % [2] (begge beregninger blev foretaget uden hensyntagen til tilfældet med test af et russisk antimissil i 2021).
Der er praktisk talt ingen effektive foranstaltninger til at beskytte mod rumaffald større end 1 cm i diameter (i lave og mellemstore baner) [8] , men allerede under oprettelsen af Mir , ISS og orbitalstationer i Tiangong -serien blev deres kroppe lavet flerlags, så i tilfældet rammer bliver "anti-skrald" rustning.
Effektive praktiske foranstaltninger til ødelæggelse af rumaffald i baner over 600 km (hvor den rensende virkning af opbremsning på atmosfæren ikke påvirker) er endnu ikke blevet udviklet på det nuværende niveau af menneskehedens tekniske udvikling. Selvom en række andre for eksempel overvejede satellitprojekter, der fordamper affald med en kraftig laserstråle [9] eller ændrer deres kredsløb med ionstråler [ 10 ] [ 11 ] (sådan er det projekterede russiske rumfartøj " Liquidator "), som burde sænke affaldet for deres indtræden i atmosfæren med delvis eller fuldstændig forbrænding i den eller, i tilfælde af enheder i geostationær kredsløb, bringe dem til en bortskaffelsesbane eller jordbaserede lasere [12] [13] [14] ( Laserkost ), eller en enhed, der samler affald til videre behandling. Samtidig haster opgaven med at sikre sikkerheden af rumflyvninger under betingelserne for teknologisk forurening af det nære Jord-rum (NES) og reducere faren for objekter på Jorden under ukontrolleret indtrængen af rumobjekter i de tætte lag af atmosfæren og deres fald til Jorden vokser hurtigt.
Internationalt samarbejde for at løse problemet med "rumaffald" udvikler sig inden for følgende prioriterede områder:
US Federal Communications Commission (FCC) kræver, at virksomheder, der opsender satellitter i lav kredsløb om Jorden, skal bortskaffe dem inden for 25 år efter missionens afslutning; i 2022 blev der indført nye regler, der kræver, at de skal bortskaffes inden for 5 år [15] .
I 2002 fremlagde Inter-Agency Space Debris Committee forslag og udviklede retningslinjer, der ville bidrage til at forebygge affald i kredsløb. . En række undersøgelser har vist, at cirka fem store genstande om året skal fjernes for at undgå en støt stigning i mængden af affald som følge af yderligere kollisioner og eksplosioner. . Active Debris Remediation (ADR)
-teknologier er nu ved at blive introduceret i nogle lande . I 2020 bestilte European Space Agency den første aktive fjernelse af rumaffald under Clean Space-programmet for at deorbitere Vespa-adapteren (den sekundære nyttelastrumsadapter på Vega -letraketten , der blev opsendt i rummet i 2013). Japan gennemfører adskillige projekter på én gang for at udvikle teknologier til forskellige ADR-missioner [2] .
Da der endnu ikke er fundet økonomisk bæredygtige metoder til at rense rumaffald fra rummet, vil fokus i den nærmeste fremtid være på kontrolforanstaltninger, der udelukker dannelsen af affald: forebyggelse af orbitale eksplosioner, der ledsager teknologiske elementers flugt, fjernelse af brugte. rumfartøjer ind i bortskaffelsesbaner , bremser mod atmosfæren osv. P.
Der er mange værktøjer til at overvåge kredsløb nær Jorden for at søge efter objekter på den. De kan opdeles i radar og optisk. Detektion af orbitale objekter kan også være en ekstra funktion af universelle rumudforskningsværktøjer eller forsvarssystemer. Der er også en række specialiserede værktøjer. I USSR og USA blev der skabt kraftfulde værktøjer til at spore det ydre rum. Der findes også en række specialiserede instrumenter i Europa og andre lande. Der er også en række nationale programmer til sporing af genstande nær Jorden og bekæmpelse af rumaffald. Der blev oprettet et tværorganisatorisk rumaffaldskoordinationsudvalg [da] for at koordinere deres .
I Sovjetunionen blev Space Control System oprettet , som selv i dag vedligeholder et katalog over kredsløbsobjekter baseret på data fra tidlige varslingssystemer og specialiserede observationsstationer for jordens nærområde. Rumaffald begyndte at blive behandlet i 1985 i Forsvarsministeriet og ved landets Videnskabsakademi . Allerede i 1990 blev de første praktiske skøn opnået, og en matematisk model for forurening af jordens nærområde blev udviklet. I 1992 blev der for første gang i landet oprettet et projekt med standard indledende data (SID) for at støtte arbejdet med at skabe rumbanefartøjer.
Ruslands føderale rumprogram for 2016-2025 omfatter oprettelsen inden 2025 af en "renere" af affald fra geostationære baner (hvori op til 1000 ikke-operative objekter er placeret i 2014). Det er planlagt, at hver " Liquidator " inden for seks måneder vil overføre op til 10 genstande ind i gravkredsløbet [7] .
Fra 2015 er der ifølge dataene fra det russiske advarselssystem om farlige situationer mere end 17.000 rumobjekter af kunstig oprindelse i det nære Jord-rum . Af disse er 1.336 aktive , resten er rumaffald [16] .
Ud over systemer til tidlig varsling udføres søgning og identifikation af orbitale objekter af Krona specialiserede radio-optiske genkendelseskompleks for rumobjekter , samt Arkhyz optiske observationsstation , G. S. Titov Altai Optical and Laser Center og Okno optisk-elektronisk kompleks .
I USA var der mange programmer til overvågning af nær-jordens rum, både militært og civilt, for eksempel Project Space Track , Space Defence Center , Space Detection and Tracking System . NASA Orbital Debris Program Office er tættest på emnet rumaffald . Som en del af deres arbejde er der blevet skabt mange værktøjer, herunder specialiserede. For eksempel NASA Orbital Debris Observatory , Large Zenith Telescope og andre.
United States Space Surveillance Network er en aktiv tjeneste etableret for at spore objekters bane i kredsløb om Jorden. Sporede genstande med en diameter på flere centimeter.
I regi af European Space Agency fungerer en række instrumenter til overvågning af jordens nære rum. Såsom ESA Space Debris Telescope , TIRA (System) , EISCAT .
Generelt har problemet med rumaffald, ligesom ethvert komplekst og presserende problem, flere dimensioner: videnskabelige, tekniske, juridiske, miljømæssige osv. På trods af det faktum, at dette emne tiltrækker opmærksomhed fra mange nationale forskningscentre, rumbureauer og er periodisk diskuteret med varierende grad af dybde i adskillige udvalg og kommissioner fra internationale organisationer såsom International Astronautical Federation (IAF), Committee on Space Exploration under International Council of Scientific Unions (COSPAR), International Telecommunication Union (ITU), International Institute of Space Law (ICJ) og andre, ser det ud til, at to internationale organers fælles koordinerede aktivitet i de "tekniske" og "politiske og juridiske" dimensioner af dette problem for nylig har bragt deres forståelse til et kvalitativt nyt niveau. Disse er Inter-Agency Space Debris Coordinating Committee og det videnskabelige og tekniske underudvalg under De Forenede Nationers komité for fredelig brug af det ydre rum (STCS UN COPUOS).
The Inter-Agency Space Debris Coordination Committee ( IADC blev etableret i 1993 og er et mellemstatsligt forum for koordinering af forskningsaktiviteter relateret til orbital debris. Det består af rumagenturerne i Italien, Frankrig, Kina, Canada, Tyskland, Indien, Japan, Sydkorea, USA, Rusland, Ukraine, Storbritannien samt Den Europæiske Rumorganisation. Hovedformålet med komiteen er udveksling af information mellem medlemsrumorganisationer om undersøgelse af rumaffald [2] .
I 1983 efterlod et lille sandkorn (ca. 0,2 mm i diameter) en alvorlig revne i shuttlens koøje (en fordybning på ca. 0,4 mm i diameter). [17] I alt blev der fundet mere end 170 kollisionsmærker på vinduerne under shuttleflyvningerne, og mere end 70 vinduesudskiftninger var påkrævet mellem flyvningerne [18] .
I juli 1996, i en højde af omkring 660 km, kolliderede en fransk satellit med et fragment af tredje fase af den franske ariske raket . [19]
Den 29. marts 2006 kl. 03:41 ( MSK ) styrtede Express-AM11- satellitten ned : som følge af ekstern påvirkning blev væskekredsløbet i det termiske kontrolsystem trykløst ; rumfartøjet modtog en betydelig dynamisk impuls , mistede sin orientering i rummet og begyndte en ukontrolleret rotation . [20] Ifølge foreløbige data var årsagen til ulykken "rumaffald". Kommissionens konklusioner bekræftede den oprindelige version af, hvad der skete [21] .
Den 10. februar 2009 kolliderede en kommerciel satellit fra det amerikanske satellitkommunikationsselskab Iridium , opsendt i kredsløb i 1997 , med den russiske militære kommunikationssatellit Kosmos-2251 , opsendt i 1993 og nedlagt i 1995 .
Den 9. september 2020 dukkede oplysninger op i medierne om, at den russiske kommunikationssatellit Express-80 blev beskadiget som følge af en mulig kollision med rumaffald under den endelige indsættelse fra en geotransfer til geostationær bane [22] [23] .
Når en satellit kolliderer med affald, dannes der ofte nyt affald (det såkaldte Kessler-syndrom ), hvilket fører til en ukontrolleret stigning i rumaffald. Ifølge NASA - modeller har der i lav kredsløb om jorden (højde 200-2000 km) siden 2007 været nok store affald og satellitter til at starte dette syndrom. Ifølge beregninger vil der i gennemsnit hvert femte år være større kollisioner, selv med et fuldstændigt ophør af rumopsendelser, og mængden af affald vil stige [24] .
Fra 1968 til 1985 testede USA og USSR anti-satellitvåben . I 1990 blev omkring 7% af det sporede affald genereret fra 12 sådanne tests [18] .
Den 11. januar 2007 , i en højde af 865 km, ødelagde et kinesisk anti-satellitmissil den udløbne kinesiske satellit Fengyun-1C og kolliderede med den på en frontal kurs. Som et resultat dukkede mange nye affald op. US Space Surveillance Network var i stand til at katalogisere omkring 2,8 tusinde af dem, hvilket øgede kataloget over store affald i lave jordbaner til 7 tusinde [25] [26] . I 2017 fløj det russiske militærrumfartøj Kosmos-2504 inden for en kilometer fra disse affald [27] [28] .
Den 20. februar 2008 , i en højde af 250 km, ødelagde en amerikansk SM-3 raket en defekt amerikansk spionsatellit med omkring 400 kg giftig hydrazin i sine tanke (og også på grund af faren for deklassificering). På grund af banens lave højde kom de fleste af fragmenterne højst sandsynligt relativt hurtigt ind i atmosfæren.
Den 10. februar 2009, i en højde af omkring 790 kilometer over den nordlige del af Sibirien , blev det første tilfælde af en kollision af to kunstige satellitter i rummet registreret. Kommunikationssatellitten Kosmos-2251 , der blev opsendt i 1993 og taget ud af drift, kolliderede med en kommerciel satellit fra det amerikanske satellitkommunikationsselskab Iridium . Som et resultat af kollisionen blev der dannet omkring 600 store fragmenter, hvoraf de fleste vil forblive i deres tidligere kredsløb [29] [30] . Det lykkedes amerikanske tjenester at katalogisere omkring 1,8 tusinde fragmenter [26] .
Den 28. februar 2018 kollapsede det øverste trin Transtage SSN (Space Surveillance Network) #3692 af Titan IIIC-raketten ( NSSDC_ID 1969-013B). Som et resultat blev 61 nye rumaffaldsobjekter tilføjet i geotransferbaner (23-53 tusinde km) [31] .
Den 30. august 2018 kollapsede den øverste fase af Centaurus SSN #40209 af Atlas-5 raketten (NSSDC_ID 2014-055B). Som et resultat dukkede 491 nye rumaffaldsobjekter op, mængden af affald i geotransferbaner (5270-43240 km) steg straks med en fjerdedel [32] .
Den 15. november 2021 blev en inaktiv elektronisk og elektronisk efterretningssatellit Kosmos -1408 af typen Tselina-D , opsendt af Sovjetunionen i 1982, ødelagt under test af det russiske antimissilsystem (formodentlig A-235 ). Resultatet var en strøm af rumaffald, der udgjorde en sandsynlig trussel mod den internationale rumstation [33] [34] . På anden og tredje passage gennem affaldsfeltet søgte ISS-besætningen tilflugt i rumfartøjer for hurtigt at kunne vende tilbage til Jorden i tilfælde af en kollision af affald med stationen [35] . Det resulterende affald udgør også en fare for andre satellitter i lav kredsløb om jorden [36] . Antallet af sporede affald er omkring 1500.
Store objekter i lave kredsløb om Jorden bremser gradvist og kommer ind i atmosfæren efter nogen tid. Nogle af deres fragmenter når planetens overflade. [37] Små genstande af rumaffald falder ind i atmosfærens tætte lag næsten dagligt, større genstande flere gange om måneden. Ifølge Nicholas Johnson (NASA) når næsten hvert år individuelle fragmenter af satellitter eller raketter overfladen [38] [39] .
Den 13. november 2015 faldt et af de raketfragmenter, der tidligere havde deltaget i måneprogrammet . Et fragment på 1-2 meter i størrelse og med en tæthed på 0,1 g / cm³ kom ind i atmosfæren i Det Indiske Ocean omkring 60 kilometer fra Sri Lankas kyst . Ifølge nogle udtalelser var dette det første registrerede tilfælde af rumaffald, der vender tilbage til Jorden fra en høj elliptisk bane , hvis apogee er cirka 2 gange afstanden fra Månen til Jorden. [40] [41] [42] . Objekt WT1190F trådte ind i jordens atmosfære den 13. november, hvor det brændte sikkert op [43]
Videnskabshistorikere påpeger, at nogle objekter i kredsløb, der betragtes som affald, sandsynligvis vil være interessante for fremtidige rumarkæologer og derfor bør bevares [44] . Samtidig, på kosmologiske tidsskalaer, vil det meste af dette affald relativt hurtigt (om tusinder af år [45] ) forlade planetens kredsløb.
Ordbøger og encyklopædier | |
---|---|
I bibliografiske kataloger |
Forurening | |
---|---|
forurenende stoffer | |
Luftforurening |
|
Vandforurening |
|
Jordforurening | |
Strålingsøkologi |
|
Andre former for forurening | |
Forureningsforebyggende foranstaltninger | |
Mellemstatslige traktater | |
se også |
|