Чи може супутник впасти вам на голову bbc російська служба
Кількість космічного сміття на навколоземній орбіті неухильно зростає. Оглядач BBC Future вирішив розібратися, що відбувається, коли відпрацьовані своє супутники падають на Землю. Вивченням цієї проблеми займаються німецькі вчені.
"Найцікавіше - далі", - говорить дослідник Себастіан Віллемс, ведучи мене вздовж довгого скляного шафи, заставленого сріблястими моделями футуристичних космічних кораблів.
Будівля, в якому Віллемс збирається продемонструвати мені "найцікавіше", належить інституту аеродинамічних досліджень Німецького центру авіації та космонавтики (DLR), розташованому в Кельні.
До «не найцікавішого" Віллемс зараховує і пункт управління аеродинамічними трубами з величезним старовинним пультом, на якому є безліч датчиків, перемикачів і кнопок.
Минаючи масивну вибухостійких двері, ми входимо в приміщення без вікон. Стіни покриті кіптявою, в повітрі виразно відчувається запах пороху.
Тут проводяться аеродинамічні випробування ракетних двигунів.
Але і це, як з'ясовується, не найцікавіше.
Віллемс ставить свої "найцікавіші" експерименти в одній з аеродинамічних труб кельнського центру. Він імітує схід супутника з навколоземної орбіти.
"Навколо Землі зараз звертається величезна кількість штучних супутників, і всі вони рано чи пізно зійдуть з орбіти", - пояснює Віллемс.
Чи можуть уламки супутників, які не згоріли в атмосфері, впасти на що-небудь - або на кого-небудь?
"При вході в атмосферу космічні апарати руйнуються. Нас цікавить, наскільки ймовірним є те, що вціліють їх фрагменти".
Іншими словами, чи можуть не згоріли в атмосфері уламки відпрацьованих супутників впасти на що-небудь - або на кого-небудь - на Землі?
Встановлена на бетонній підлозі аеродинамічна труба, яку виділили під експерименти Віллемс, нагадує величезний напіврозібраний пилосос, приєднаний до пароварці.
Блискучий агрегат покритий мережею труб і електропроводів. Зазвичай ця труба використовується для продувки моделей надзвукових і гіперзвукових літаків - швидкість створюваного в ній повітряного потоку може перевищувати швидкість звуку в 11 разів.
З неба падатиме все більше і більше супутників
Власне "труба" являє собою сферичну металеву камеру висотою в два метри, всередині якої в спеціальних затискачах зміцнюють моделі для продувки.
Але затискачі Віллемс не потрібні - він просто кидає предмети в трубу, крізь яку в зворотному напрямку подається потік повітря зі швидкістю приблизно в 3000 км / год (що вдвічі вище швидкості звуку).
Правовласник ілюстрації Getty Images Image caption Як правило, супутники при вході в атмосферу руйнуються
Таким чином імітується політ сходив з орбіти супутника крізь земну атмосферу.
"Ми поміщаємо предмети в повітряний потік, щоб подивитися на те, як вони поводяться в умовах імітації вільного падіння", - говорить Віллемс.
"Тривалість кожного експерименту становить всього 0,2 секунди, але цього часу достатньо для того, щоб зробити безліч знімків і необхідних вимірів".
Дані, отримані в ході експериментів, будуть внесені в комп'ютерні моделі, завдяки яким можна буде більш точно прогнозувати поведінку космічних апаратів при сході з орбіти. (В цьому ролику DLR змодельоване руйнування супутника Rosat в земній атмосфері.)
"В цілому кількість фрагментів сміття, траєкторії яких ми відстежуємо, зростає", - говорить Хью Льюїс, старший викладач кафедри авіа- і ракетобудування в британському Саутгемптонському університеті.
У міру зростання обсягів орбітального сміття буде рости й імовірність зіткнення з ним працюють супутників або пілотованих космічних кораблів.
Проблема орбітального сміття буде зберігати свою актуальність протягом довгого часу
Вже зараз з цієї причини орбіту Міжнародної космічної станції доводиться періодично коригувати.
"Фрагменти відпрацьованих апаратів сходять з орбіти з самого початку епохи освоєння космосу, - зазначає Льюїс. - Як правило, великий об'єкт входить в атмосферу раз в три-чотири дні, і ця проблема буде зберігати свою актуальність протягом довгого часу".
Хоча супутники в атмосфері і руйнуються під дією перевантажень і високих температур, деякі великі уламки падають на Землю щодо цілими.
"Наприклад, паливні баки, - говорить Льюїс. - У деяких космічних апаратів вони розміром з невеликий легковий автомобіль".
Правовласник ілюстрації Getty Images Image caption Більшість відпрацьованих супутників зводять з орбіти таким чином, щоб вони зруйнувалися в атмосфері над безлюдними районами океанів
Хоча Віллемс і не кидає в аеродинамічну трубу легкові автомобілі, його завдання полягає в тому, щоб подивитися, як поводяться при руйнуванні великі предмети, і які з них фрагментів теоретично можуть досягти земної поверхні.
"Обтікання одного компонента впливає на обтікання сусідніх, - пояснює він. - Залежно від того, падають вони на Землю поодинці або в зборі, змінюється і ступінь ймовірності їх повного згоряння в атмосфері".
Але якщо космічне сміття сходить з орбіти так часто, чому його уламки не пробиває дахи будинків і не падають нам на голову?
У більшості випадків відповідь полягає в тому, що відпрацювали супутники цілеспрямовано зводять з орбіти за рахунок залишків бортового палива.
Імовірність того, що на вас впаде уламок супутника, вкрай мала
При цьому траєкторії сходу розраховуються таким чином, щоб супутники згоряли в атмосфері над безлюдними районами океанів.
А ось незаплановані сходи з орбіти представляють набагато більшу небезпеку.
Незважаючи на те, що 70% Землі вкрито океанами і великі ділянки суші до сих пір залишаються малозаселеними, ймовірність того, що падіння UARS призведе до руйнувань на Землі, складала, за оцінками НАСА, 1 до 2500, зазначає Льюїс.
"Це дуже високий відсоток - ми починаємо турбуватися, коли можлива небезпека для населення становить 1 до 10 000", - говорить він.
"Мова йде не про те, що уламок супутника впаде саме на вас - ймовірність цього дуже мала. Мається на увазі ймовірність того, що він впаде на кого-небудь в принципі".
Якщо врахувати, що кожен рік в автокатастрофах по всьому світу гине понад мільйон людей, ймовірність того, що фрагмент орбітального сміття заподіє значні руйнування на Землі, дуже незначна.
Чим більше супутників буде виводитися на орбіту, тим більше їх буде з неї сходити
І все-таки їй не нехтують, оскільки країна, яка запускає космічні апарати, відповідно до угод ООН несе юридичну і фінансову відповідальність за будь-які збитки, завдані внаслідок такої діяльності.
З цієї причини космічні агентства прагнуть звести ризики, пов'язані з падінням об'єктів з орбіти, до мінімуму.
Експерименти, проведені DLR, допоможуть вченим краще розуміти і більш ретельно відслідковувати поведінку космічного сміття, в тому числі при незапланованих сходах з орбіти.
Вартість космічних запусків поступово знижується, а супутники стають все більш мініатюрними, так що в найближчі десятиліття їх кількість буде тільки зростати.
"Людство все активніше використовує космос, але проблема орбітального сміття при цьому погіршується, - говорить Льюїс. - Чим більше нових супутників виводиться на орбіту, тим більше їх буде з неї сходити".
Іншими словами, хоча ймовірність потрапити під уламок космічного корабля залишається мізерно малою, з неба падатиме все більше і більше супутників.
Жоден об'єкт, виведений на навколоземну орбіту, не може залишатися на ній вічно.