De acordo com várias estimativas, a quantidade de detritos espaciais na órbita da Terra varia de 220 a 300 mil objetos. Ao mesmo tempo, objetos com diâmetro superior a 1 cm constituem de 20 a 33% (de 60 mil a 100 mil) de todos os detritos espaciais. Imagine o efeito que uma "bala astronômica" pode ter na passagem de uma espaçonave. Claro, na escala de nossa órbita, isso parece insignificante, mas de acordo com os cientistas, após 2055, como resultado da autodestruição mútua de destroços já em órbita, o problema de detritos espaciais se tornará um sério obstáculo para mais espaço exploração. Agora, mais sobre esta e outras consequências possíveis.
A essência do problema
Ameaça física
Na verdade, a ameaça mais óbvia de detritos espaciais é a ameaça de uma colisão física. No nível atual de desenvolvimento de tecnologia, não há como proteger a espaçonave de um objeto pequeno, do tamanho de uma bala, que se move a uma velocidade de 10 km / s. Bem, não há necessidade de gaguejar sobre a proteção de objetos maiores, embora haja significativamente menos deles em órbita. Além da ameaça de dano e destruição de objetos lançados da Terra, existe um grande número de diferentes satélites em órbita, que são necessários para o funcionamento de vários serviços. GPS, meteorologia e muitas coisas em geral. Destruir um deles não tornará todo o sistema inviável, mas diante de um aumento na quantidade de lixo no futuro, isso pode afetar seriamente o desempenho desses sistemas. Além das previsões para o futuro,no presente e no passado, existem exemplos de colisões de espaçonaves com detritos:
Durante todo o programa do ônibus espacial, eles encontraram cerca de 170 vestígios nas janelas da colisão, felizmente com micropartículas (0,2 mm de diâmetro). Cerca de 70 janelas foram substituídas. A imagem à esquerda mostra uma cratera de 2,5 mm de uma partícula de tinta.
- Em julho de 1996, um satélite francês colidiu com o terceiro estágio do foguete Arian francês, lançado muito antes;
Foguete francês Arian. Fonte - ESA
- Em 29 de março de 2006, o satélite Russian Express AM11 colidiu com detritos espaciais. Como resultado da colisão, o sistema de controle térmico foi despressurizado, o satélite perdeu sua orientação e iniciou uma rotação descontrolada.
- Em 10 de fevereiro de 2009, o satélite russo Kosmos-2251, desativado em 1995, colidiu com o satélite comercial americano Iridium 33.
Colisão de Cosmos-2251 e Iridium 33. Fonte - vermarushabh.blogspot.com
Para controlar destroços, as agências espaciais mantêm registros apropriados que rastreiam objetos relativamente grandes (de alguns centímetros). Por exemplo. Com base nos dados disponíveis, a ISS ajusta sua posição em órbita várias vezes ao ano para evitar uma colisão.
Síndrome de Kessler
Além da ameaça de destruição física, os detritos espaciais podem ser a razão para a completa inadequação do espaço próximo para uso prático. Esta teoria é descrita pela chamada síndrome de Kessler, descrita pelo consultor da NASA Donald Kessler em 1978. A essência desta teoria reside no "efeito dominó". Conforme o número de objetos em órbita aumenta, também aumenta o número de fontes potenciais de detritos. A colisão de dois objetos grandes resultará em um grande número de objetos novos e menores. Por sua vez, cada um deles pode colidir com outro objeto. Assim, surge uma "reação em cadeia", levando ao aparecimento de cada vez mais detritos. Como resultado, com um número suficientemente grande de colisões, a quantidade de destroços gerados em órbita tornará impossível seu uso.
No entanto, em órbitas baixas, a interação com a atmosfera reduz gradualmente a quantidade de detritos, e isso nos leva à próxima ameaça.
A queda de detritos espaciais na Terra
Objetos em órbita baixa ainda estão sob a influência da atmosfera terrestre e gradualmente desaceleram, como resultado, após algum tempo, eles começam a declinar e entrar nas camadas mais densas da atmosfera. Muitos objetos queimam na atmosfera, mas também existem aqueles que atingem a superfície do planeta. Portanto, de acordo com a NASA, quase todos os anos, fragmentos separados de espaçonaves chegam à superfície da Terra.
Fonte - oyla.xyz
Cemitério de nave espacial
O Ponto Nemo é o mais distante da Terra, também chamado de pólo oceânico de inacessibilidade. O Pólo de Inacessibilidade é o local de difícil acesso devido ao seu afastamento, geralmente da costa. A terra mais próxima fica a 2.688 quilômetros de Point Nemo, e o lugar povoado mais próximo é periodicamente a ISS, que orbita sobre este lugar. Seu baixo teor de nutrientes (o ciclo do Pacífico Sul impede que os nutrientes cheguem à área) e sua distância das águas costeiras tornam o local praticamente sem vida, tornando Point Nemo um cemitério ideal para espaçonaves. De vez em quando, essa área é chamada de cemitério das naves espaciais. Algumas fontes de língua russa chamam esta área fechada para navegação,mas a julgar pela falta de documentos normativos e regulamentos sobre o procedimento de sepultamento (sobre o qual um pouco mais adiante), essa proibição é de caráter recomendatório. O Chile e a Nova Zelândia compartilham a responsabilidade pela movimentação de navios nesta região. Poucos dias antes da descida da espaçonave, as agências espaciais alertam os serviços desses países, que, por sua vez, transmitem aos pilotos e capitães dos navios os avisos adequados para evitar essa área.que, por sua vez, transmitem avisos adequados para evitar a área aos pilotos e capitães de mar.que, por sua vez, transmitem avisos adequados para evitar a área aos pilotos e capitães de mar.
— gizmodo.com
Como acontece com qualquer outra operação espacial, o descarte de uma espaçonave requer uma preparação adequada. Depois de efetuar os cálculos necessários e avisar as autoridades locais, o dispositivo, ao chegar ao local pretendido, começa a travar. Como mencionado acima, satélites pequenos e compactos, via de regra, não atingem a superfície terrestre e são queimados por atrito. Várias estruturas refratárias atingem a superfície da água. Por exemplo, esta seção é usada pelo Centro de Controle da Missão Russo para o descarte de caminhões espaciais não tripulados da série Progress. A propósito, como resultado do enterro, partes da espaçonave podem se espalhar por uma grande área. Assim, por exemplo, os restos da estação Mir, inundada em 2001, se espalharam por um trecho de 3.000 quilômetros.Uma característica semelhante várias vezes tornou-se a causa da emergência. Em 1979, parte da estação americana Skylab caiu no território da Austrália, em 1991 os destroços da estação Salyut-7 caíram no território da Argentina. Também em 1997, uma parte não queimada de um foguete caiu sobre uma mulher em Oklahoma. Felizmente, todos esses casos aconteceram sem vítimas. Agora, a cada ano, várias dezenas de naves encontram seu último refúgio no cemitério das espaçonaves, que, estando em órbita, são uma fonte de maior ameaça.Todos os anos, várias dezenas de naves encontram o seu último refúgio no cemitério das naves espaciais, que, estando em órbita, são uma fonte de maior ameaça.Todos os anos, várias dezenas de naves encontram o seu último refúgio no cemitério das naves espaciais, que, estando em órbita, são uma fonte de maior ameaça.
Infografia TASS. Fonte - tass.ru
Órbita de enterro
Além do cemitério no solo, há também uma órbita para a qual espaçonaves já gastas são enviadas para reduzir a probabilidade de colisões com as que ainda estão em funcionamento. Existem duas órbitas de eliminação oficial: para espaçonaves em órbita geoestacionária e para satélites de reconhecimento militar com propulsão nuclear.
Uma órbita geoestacionária é uma órbita localizada acima do equador da Terra, na qual um satélite artificial tem a mesma velocidade angular da Terra, ou seja, está sempre sobre o mesmo lugar na Terra. Esta órbita é usada para acomodar comunicações, satélites de transmissão de televisão e está localizada a uma altitude de 35.786 quilômetros acima do nível do mar. Depois de trabalhar fora, o satélite fica a cerca de 200 km (para cada satélite a distância é calculada individualmente).
Aumento do número de satélites terrestres artificiais. Fonte - Agência Espacial Europeia.
Outra órbita de sepultamento está a uma altitude de 600 a 1000 quilômetros. Satélites militares com uma usina nuclear são enviados para esta órbita. Provavelmente, esses satélites ficarão em órbita por cerca de 2 mil anos, após os quais a gravidade da Terra os atrairá.
Soluções
Em geral, encontrar maneiras de resolver esse problema não é diferente de resolver o problema da desordem criativa em sua mesa, apenas a escala da primeira é um pouco maior. Existem duas maneiras - criar menos lixo ou limpar o antigo.
Redução de resíduos gerados
Como diz o ditado, "Não é limpo onde eles limpam, mas onde não jogam lixo!" Na verdade, esse é o ponto. As principais orientações para redução dos resíduos gerados incluem as seguintes medidas:
- Reduzindo a massa do veículo lançado:
Menos peso significa menos desperdício potencial. É simples.
- Aumentando a vida útil da nave espacial:
Quanto mais os satélites operarem, menos voos de substituição serão feitos.
- Minimizando o número de peças da espaçonave restantes no espaço sideral:
Eliminação de peças gastas e da própria nave espacial ou devolução de peças de volta à Terra.
Como você pode ver, os primeiros dois pontos se cruzam com as direções gerais do desenvolvimento da astronáutica. O último ponto também introduz alguns ajustes na construção de mísseis. Como organizar adequadamente o descarte de peças usadas? Uma das direções em desenvolvimento é o uso de materiais que permitam aos veículos de lançamento colocar o dispositivo em órbita e depois queimar na atmosfera. Aqueles. tal material deve suportar todas as cargas de decolagem e, ao mesmo tempo, não deve ser super refratário para queimar na atmosfera devido ao atrito. Parece uma espécie de paradoxo. No momento, não existem tais materiais em foguetes.
A segunda forma é o retorno das partes da espaçonave à Terra. Os exemplos mais óbvios são os estágios reutilizáveis da SpaceX e o programa do Ônibus Espacial.
Eliminação de lixo existente
Ao contrário dos veículos projetados com a ideia de reciclagem, os destroços em órbita não podem se auto-utilizar. Todos os projetos atuais para "limpar" o lixo espacial estão em desenvolvimento ou têm a forma de uma ideia. Muitas ideias foram expressas, as quais podem ser classificadas da seguinte forma:
- Lasers
O objetivo é destruir os detritos com um laser. Bem, isso parece fantástico.
- Capturar
Capture detritos com uma rede resistente e envie-os para a atmosfera. By the way, em 2019, o aparelho britânico RemoveDebris foi capaz de capturar um fragmento do satélite.
- Balões
Uma grande bola deve envolver os detritos, aumentando sua resistência e acelerando o processo de entrada nas camadas densas da atmosfera.
- Rebocador de vela solar
Uma vela solar é um dispositivo que usa a pressão da luz para impulsionar uma nave espacial. Conforme planejado, esse dispositivo se agarrará aos destroços e o tirará de órbita.
- Nuvem de tungstênio
Conforme planejado, a nuvem de tungstênio descerá lentamente em direção à Terra, simultaneamente reduzindo a velocidade dos detritos.
- Máquinas de suicídio
Tal dispositivo deve literalmente empurrar objetos perigosos para a atmosfera e, ao mesmo tempo, também sair de órbita.
- Caminhões de lixo orbitais
O dispositivo irá coletar detritos em órbita e processá-los.
Um coletor de lixo espacial russo que recicla lixo espacial em combustível. Fonte - russianspacesystems.ru
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