Proces istraživanja svemira, koji je praktički započeo sredinom 20. stoljeća, obično se s pozitivne strane predstavlja kao nova faza u razvoju znanstveno-tehnološkog znanja. Međutim, već nakon lansiranja prvog satelita paralelno je započeo potpuno drugačiji negativni proces, povezan sa začepljenjem orbita oko Zemlje. Krhotine koje je napravio čovjek u svemiru predstavljaju mnoštvo prijetnji i svemirskim letjelicama i Zemlji.
Izvori svemirskih krhotina
Smeće se u ovom slučaju odnosi na derivate umjetne prirode, koji su vrlo raznoliki, ali su povezani s izravnom ljudskom djelatnošću. Na primjer, meteoroidi koji se pojavljuju u prirodi ne predstavljaju prijetnju, za razliku od otpada koji je stvorio čovjek, koji predstavlja prijetnju zbog svog dugog boravka u niskoj Zemljinoj orbiti.
Pa, odakle opasni krhotine dolaze u svemiru? Većina toga jestnastaju tijekom lansiranja satelita i lansiranja drugih vozila u orbitu. U takve procese nužno su uključeni i prateći brodovi s posadom ili automatski, koji za sobom ostavljaju tehničke predmete i potrošni materijal. Najopasniji izvor zagađenja ove vrste je uništavanje satelita i brodova u orbiti, uslijed čega u svemiru ostaju neupravljana oprema i strukturni dijelovi zrakoplova. Sami po sebi krhotine nakon pada opreme ili u procesu planiranog ispuštanja otpada ni u jednom broju ne predstavljaju ozbiljnu prijetnju. Međutim, dugotrajnim nakupljanjem nastaju veliki objekti, često s visokim radioaktivnim potencijalom, što otežava njihovo uništavanje.
Značajnu ulogu u procesima stvaranja opasnih krhotina igra učinak "dobne" degradacije krhotina iz svemirskih objekata u agresivnom okruženju. Na iste nakupine krhotina negativno utječu kozmička prašina, zračenje, temperaturni ekstremi, oksidacija kisika itd. Dakle, ne treba se nositi samo s fizičkim elementima koji predstavljaju prijetnju sudara, već i s nekontroliranim i eksplozivnim materijalima koji povećavaju rizik katastrofa.
Nadzor svemirskih krhotina
Postojeće opasnosti povezane s prisutnošću svemirskog otpada također zahtijevaju stalna istraživanja orbita blizu Zemlje. Posebni uređaji skeniraju umjetni otpad prema nekoliko karakteristika, uključujući veličinu, masu, oblik, brzinu,putanja, sastav i sl. Ovisno o udaljenosti od Zemlje koristi se određena oprema. Na primjer, niska Zemljina orbita LEO sustava konvencionalno pokriva udaljenost od 100 do 2000 km. U tom spektru djeluju radiotehnički, radarski, optički, optoelektronički, laserski i drugi uređaji za promatranje svemirskog otpada. Istodobno se razvijaju posebni algoritmi za analizu informacija primljenih na tim uređajima. Za kombiniranje skupa fragmentiranih podataka koriste se složeni matematički računski modeli koji daju relativno potpunu sliku onoga što se događa u određenom području promatranja.
Unatoč korištenju visokotehnoloških metoda nadzora, još uvijek postoje problemi s praćenjem malih čestica malih samo nekoliko milimetara. Takve fragmente mogu samo djelomično proučavati senzori na brodu, ali to nije dovoljno za dobivanje sveobuhvatnih informacija, na primjer, o kemijskom sastavu objekta. Jedan od smjerova praćenja takvih čestica je takozvano pasivno mjerenje. Svojedobno su se po tom principu proučavale komponente svemirske stanice Mir vraćene na Zemlju. Bit ove tehnologije je registrirati udare proučavanih čestica na površinu aparata u otvorenom prostoru. U laboratorijima su analizirane različite vrste oštećenja, što je omogućilo dobivanje dodatnih informacija o svemirskim krhotinama. Danas timovi kozmonauta rade na ovom putu istraživanja izravno u orbiti, pregledavajući površine operativnih letjelica.
Distribucija krhotina u svemiru blizu Zemlje
Monitoring svemira ukazuje na neravnomjernu raspodjelu krhotina različitih vrsta u orbitama. Najveći skupovi se opažaju u području niske orbite - posebno, u usporedbi s visokim orbitama, razlika u gustoći može biti tisuću puta. Istodobno, postoji odnos između gustoće klastera i veličine čestica. Prostorna gustoća krhotina srednje veličine obično je niža u visokim orbitama nego u niskim orbitama u manjem udjelu u usporedbi s krupnozrnatim elementima.
Na karakteristike distribucije svemirskog otpada oko Zemlje utječu brojni čimbenici, među kojima su značajke nastanka. Na primjer, mali fragmenti nastali kao rezultat uništenja dijelova stanice ili satelita imaju nestabilne vektore brzine. Što se tiče velikih krhotina, zbog svoje velike dinamike može doseći velike visine do 20.000 km, a također se širiti u geostacionarnom prstenu. Na razini od 2000 km postoji neravnomjerna raspodjela s točkama povećanja gustoće posebno na 1000 i 1500 km. Inače, geostacionarna orbita je najzačepljenija, a na njenom području zabilježena je velika sklonost krhotina zanošenju.
Trendovi razvoja svemirskih krhotina
Svemirski znanstvenici su više zabrinuti za potencijalne, a ne za trenutne prijetnjekrhotine u Zemljinoj orbiti. Trenutno, studije ukazuju na povećanje stope onečišćenja za 4-5% godišnje. Štoviše, uloga lansiranja svemirskih letjelica još uvijek nije pouzdano procijenjena u smislu rasta populacije stranih tijela u različitim orbitama. Veliki objekti su podložni predviđanju, ali, kao što je već navedeno, ograničene informacije o malim krhotinama čak i u bliskom svemiru ne dopuštaju nam da s visokim stupnjem objektivnosti govorimo o karakteristikama masovnih krhotina. Unatoč tome, znanstvenici donose dva nedvosmislena zaključka o malim krhotinama:
- Obujam malih čestica koje nastaju kao rezultat razaranja stalno raste s povećanjem broja sudara. I u laboratorijskim uvjetima i u teorijskim studijama pokazalo se da mali fragmenti čine značajan udio elemenata koji su odvojeni od objekata razaranja.
- Vrlo male čestice u obliku istih produkata sudara su osjetljivije na negativne učinke vanjskih sila. Učinak degradacije kada su krhotine u agresivnim uvjetima dulje vrijeme smanjuje vjerojatnost pouzdane procjene budućnosti takvih nakupina.
Očito će se problemi pronalaženja krhotina u svemiru samo pogoršavati, što zahtijeva poduzimanje odgovarajućih mjera. Ali čak i uz potpuno gašenje svemirskih projekata, Zemljina orbita će i dalje biti začepljena kao rezultat sudara postojećih elemenata onečišćenja s prirodnim česticama. Po inerciji, ovaj proces će se nastaviti još najmanje 100godine.
Vrste učinaka onečišćenja svemira
Najopasnije negativne posljedice utjecaja svemirskog otpada uključuju sljedeće:
- Ekološka šteta na Zemlji. Sama po sebi, prisutnost tehnogenih krhotina unutar orbite oko Zemlje povlači za sobom promjenu ekološke pozadine i narušava izvornu čistoću okoliša. Prema mišljenju astronoma-promatrača, proces smanjenja transparentnosti prostora blizu Zemlje već napreduje, što također objašnjava prisutnost smetnji u radu radijske opreme. Izravno za Zemlju može se uočiti opasnost od pada komponenti s gorivim materijalima koji osiguravaju rad mlaznih motora.
- Ruševine koje padaju na Zemlju. Čak i bez radioaktivnog učinka, pad umjetnog otpada iz bliskog svemira može dovesti do katastrofalnih posljedica. Do danas su najveći spušteni objekti imali masu ne veću od 100 tona, ali to nije predstavljalo ozbiljnu prijetnju planetu. S druge strane, kako se intenzitet opstrukcije Zemljine orbite povećava, ovaj će scenarij postati sve mračniji.
- Opasnost od sudara u svemir. Nemojte podcjenjivati štetu od svemirskog otpada za opremu koja se koristi u potpori leta. Isti udari velikih i malih čestica mogu dovesti do značajnih poremećaja u radu uređaja, a velike nesreće ugrožavaju izglede za provedbu skupih ambicioznih projekata.
Sustavi za procjenu štete u sudarusmeće
Prije svega, već ustaljena praksa analize utjecaja na površinu letjelica primjenjuje se vanjskim pregledom od strane samih kozmonauta. Kao što je već spomenuto, rezultati takvih studija mogu se dalje koristiti za određivanje karakteristika smeća. Međutim, najtočnije analitičke informacije daju samo laboratorijska ispitivanja u kojima se umjetno djeluje na ciljne materijale. Imitacija sudara opreme s krhotinama u svemiru ostvaruje se ultra-brzim udarima. Nadalje, pomoću računalnog i digitalnog modeliranja dobiveni podaci se obrađuju uz analizu karakteristika oštećenja i mehanike udara na ciljni objekt. Među glavnim pokazateljima su svojstva kao što su snaga, očuvanje funkcionalnosti, preživljavanje pojedinih komponenti, stupanj fragmentacije, itd.
Određivanje razine prijetnje svemirskog otpada
Čak iu fazama projektiranja orbitalnih stanica i svemirskih kompleksa, uzima se u obzir mogućnost sudara s raznim vrstama krhotina. Za izračunavanje optimalne pouzdanosti dizajna koriste se podaci o specifičnom okruženju u kojem će se uređaj koristiti. Istodobno, još uvijek je značajan problem netočnost eksperimentalnih i analitičkih metoda za procjenu prijetnji. Krhotine u svemiru mogu se ispitati samo do određenog stupnja pretpostavki, što otežava dizajnerima pravilnu pripremu vozila za sudare velikom brzinom. ZaZa približnu procjenu opasnosti koristi se koncept općih tokova svemirskog otpada koji se potencijalno može susresti na putu letjelice. Prikazuju se daljnji podaci o gustoći toka, brzini, napadnim kutovima i broju očekivanih udara.
Načini smanjenja prijetnji od krhotina u svemiru
Relativno niska razina praćenja i karakterizacije svemirskog otpada s njegovim predviđanjem samo je dio problema. U sadašnjoj fazi stručnjaci su suočeni s nizom pitanja vezanih uz smanjenje rizika od negativnog utjecaja otpada koji je stvorio čovjek u svemiru. Danas se razmatraju dva smjera rješavanja ovog problema. Prvo, to je općenito smanjenje letova, kao i minimiziranje tehnoloških procesa koji dovode do začepljenja orbita na različitim razinama. Drugo, možemo govoriti o strukturnoj optimizaciji vozila uz smanjenje dijelova koji bi potencijalno mogli postati svemirski otpad. Posebna pažnja u sustavima upravljanja svemirom danas se posvećuje kontaminaciji radioaktivnim tvarima. To se odnosi na minimiziranje ispušnih proizvoda motora do prijelaza na temeljno nove izvore goriva.
Izgledi za borbu protiv krhotina u bliskom svemiru
Aktivan rad na regulaciji svemirskih aktivnosti na globalnoj razini daje osnove za optimizam u procjeni razvoja situacije u budućnosti. Pažljiv odnos prema čistoći orbitalnog okruženja uključen je u koncepte strateških programa najvećih država, koji doprinosenajveći doprinos borbi protiv krhotina u svemiru. Čišćenje i odvođenje malih i velikih čestica u poligone orbite jedno je od ključnih područja u čišćenju prostora od onečišćenja koje je stvorio čovjek, ali još ne postoje učinkovite metode za implementaciju ovog koncepta. Ovo je tehnološki težak zadatak, pa je glavni naglasak trenutno još uvijek na načinima optimizacije ljudskih aktivnosti u svemiru.
Zaključak
Jedan od radikalnih načina rješavanja problema svemirskog otpada je potpuno prestanak lansiranja orbitalnih stanica i satelita dok se ne pojave novi i pristupačniji načini čišćenja okoliša blizu Zemlje. Ali ovaj je smjer također utopijski zbog niza ekonomskih i tehnoloških razloga. Ipak, postoje preduvjeti za promjenu situacije na bolje. Čak i ako pogledate nekoliko desetljeća unatrag, možete primijetiti temeljne promjene u stavu same osobe prema ovom problemu. Dakle, ako je tijekom rada svemirske stanice Mir uobičajena praksa bila izravno ispuštanje otpadnih proizvoda posade, danas je to nemoguće zamisliti. Uvode se sve stroža pravila kojima se reguliraju procesi boravka u svemiru. O tome svjedoče i međunarodne konvencije prema kojima su zemlje koje sudjeluju u svemirskim aktivnostima dužne pridržavati se načela smanjenja negativnog utjecaja na ekološku situaciju u okolišu blizu Zemlje.
