Орбита Земли может потерпеть катастрофу: тревожное предупреждение ученых

Фото: Getty Images

Спутниковая съемка приобретает все большее значение во всех областях жизнедеятельности человека — от мониторинга урожайности до борьбы с бедностью. Совершенно закономерно, что для удовлетворения этого спроса на орбиту выводят все больше космических аппаратов. Однако вместе с количеством техники возрастает и критический риск: вероятность столкновений и образование огромных объемов космического мусора. Об этом пишет Universe Today.

В новом исследовании группа ученых во главе с Джоном Макинтошем из Манчестерского университета проанализировала, как правильное проектирование космических миссий может смягчить угрозы, связанные с перенасыщением околоземного пространства.

Парадокс размера: почему меньше значит лучше

Казалось бы, самое логичное решение — размещать большие спутники на высших орбитах, где больше пространства. Однако ученые доказывают совершенно противоположное: развертывание большего количества компактных аппаратов на низких высотах является более безопасным вариантом.

Эта теория базируется на нескольких базовых предположениях. Во-первых, для эффективного мониторинга Земли оптические инструменты должны обеспечивать разрешение 0,5 метра на пиксель. Это позволяет фиксировать малейшие изменения лесного покрова или городской застройки.

Во-вторых, эти системы должны работать в видимом спектре света, поскольку новейшие радиолокационные технологии, такие как радар с синтезированной апертурой (SAR), несмотря на свои преимущества, пока не способны обеспечить полноценный анализ происходящего физически на поверхности планеты.

Размер оптической системы напрямую зависит от высоты полета и требуемого качества изображения. Чем выше орбита, тем более массивной должна быть оптика. Таким образом, компромисс размещения спутника выше, где якобы больше места для маневра, заставляет инженеров создавать более габаритные аппараты.

Разница поражает: смена орбиты с 300 км на 750 км требует увеличения апертуры камеры с 0,33 м до 0,83 м. Это экспоненциально увеличивает вес аппарата, ведь для поддержания его работы в космосе нужно гораздо больше топлива. В результате размер самого спутника возрастает со скромных 107 кг (на высоте 300 км) до колоссальных 1360 кг (на высоте 750 км) при сохранении одинакового качества съемки.

Безусловно, большая высота обеспечивает лучшее покрытие. Чтобы охватить любую точку Земли в течение часа с высоты 750 км, понадобится всего 10 больших аппаратов. Для аналогичного задания на высоте 300 км нужно уже 22 компактных спутника. На первый взгляд это аргумент в пользу «гигантов». Но здесь в игру вступает самый важный фактор.

Большие спутники имеют значительно большую площадь поперечного сечения, а значит, превращаются в удобные мишени. Более того, наибольший поток опасных обломков сейчас фиксируется именно на больших высотах — от 850 до 950 км, где раньше размещались «солнечно-синхронные орбиты».

На низких орбитах атмосфера работает как естественный фильтр: атмосферное сопротивление быстро притягивает космический мусор, заставляя его сгорать. Именно из-за этих соображений безопасности компания Starlink недавно переместила часть своих спутников с орбиты 550 км на более низкие 480 км.

Уничтожение даже одного массивного спутника на высокой орбите несет масштабный разрушающий потенциал. Это приведет к образованию гигантского облака отломков, которое спровоцирует цепную реакцию и еще больше повысит вероятность новых столкновений.

Сущность исследования сводится к тому, что меньшее количество больших спутников на высоких орбитах с гораздо большей вероятностью создаст непроницаемое поле мусора вокруг Земли, чем целая сеть компактных аппаратов на меньших высотах. И хотя единых глобальных правил относительно безопасных расстояний между спутниками пока не существует, эксперты подчеркивают: будущие регуляторные органы обязательно должны учесть эти данные перед тем, как космос превратится в свалку.

Карпова Рада
Журналист ATinform