I detriti spaziali sono così pericolosi? Da dove iniziare a pulire le orbite? Quali problemi legali devono essere risolti per questo? Quali progetti vengono offerti? Il corrispondente di "RG" ne parla con Vladimir Agapov, ricercatore senior presso l'Istituto di matematica applicata intitolato a V. I. M. V. Keldysh, che è l'organizzazione principale dell'Accademia delle scienze russa sul problema dei detriti spaziali.
Quindi, le principali potenze spaziali, dalle parole sul pericolo dell'inquinamento spaziale, hanno finalmente deciso di mettersi al lavoro. I pionieri saranno i giapponesi, che testeranno un tale sistema di pulizia a febbraio. Ma è davvero così rilevante? Dopotutto, gli anni passano, si parla molto del pericolo dei rifiuti, ma in linea di massima non si sono verificati incidenti gravi a causa di esso. Forse lasciarlo volare e non è necessario spendere molti soldi?
Vladimir Agapov: Cerchiamo prima di capire di cosa, in effetti, stiamo parlando. Cosa sono i detriti spaziali? Secondo gli esperti, intorno alla Terra ruotano più di 650 mila oggetti diversi di dimensioni superiori a un centimetro. Di questi, attualmente vengono tracciati solo quelli di grandi dimensioni, più di 10 centimetri, di cui sono circa 22mila. Le altre centinaia di migliaia sono in incognito, "Mr. X". Ma ce ne sono anche di più piccoli, circa un millimetro, il loro numero è stimato in circa 3,5 milioni di oggetti.
La cosa più spiacevole è che questa armata è in costante crescita. Non solo perché sempre più veicoli vengono inviati nello spazio, che alla fine diventano anche spazzatura. Il guaio è che lo "sporco" in sé non è passivo. Dopotutto, i frammenti che volano a grande velocità si scontrano tra loro, vengono distrutti, dando origine a centinaia e migliaia di nuovi oggetti per molti anni. Non è un caso che la ISS e altri veicoli spaziali vengano ritirati dal corso di una probabile collisione con il fango spaziale con frequenza crescente.
Ma quando parlano di evitare collisioni, allora stiamo parlando solo di frammenti sufficientemente grandi che vengono costantemente tracciati da localizzatori e telescopi speciali. Ma c'è molto più piccolo placer in orbita, che nessuno può rintracciare, ma che è anche estremamente pericoloso. È noto che dopo l'atterraggio, nei finestrini anteriori di un certo numero di veicoli spaziali sono state rivelate microfratture di dimensioni così critiche che potrebbe quasi verificarsi una depressurizzazione completa della navicella. Rendendosi conto di tutti questi problemi, le potenze spaziali hanno ora notevolmente intensificato il loro lavoro sulla lotta ai detriti spaziali. Qui non bisogna perdere tempo, non bisogna portare la situazione al baratro, quando il problema è troppo maturo e sarà troppo tardi.
Ma i giapponesi sono già pronti per essere i primi a cominciare a pulire…
Vladimir Agapov: Questo non è del tutto vero. Si tratta solo di testare una delle tante opzioni. Non c'è dubbio, è importante, ma piuttosto ancora, attirare l'attenzione sul problema. Infatti, prima di intraprendere sul serio progetti concreti, è necessario fare un inventario di tutti i detriti spaziali. Dove e cosa vola, quanto sono pericolosi questi oggetti. Al momento non abbiamo un quadro completo. In orbite basse, fino a tremila chilometri sopra la superficie terrestre, circa l'80 percento dei detriti "pende", in alto, e principalmente geostazionario, che si trova a circa 36 mila chilometri sopra la Terra, e in orbite ellittiche intermedie - i restanti 20 per cento.
Sembrerebbe che abbiamo urgente bisogno di prendere orbite basse, dove si è raccolta la maggior parte dei detriti. Ma d'altra parte, l'orbita geostazionaria non è meno importante per noi: dopotutto, attualmente operano su di essa circa 430 veicoli, ognuno dei quali costa decine o addirittura centinaia di milioni di dollari. Grazie a loro, abbiamo Internet, TV satellitare e tanti altri servizi. E a differenza delle orbite basse, c'è solo un geostazionario e non possiamo perdere una risorsa naturale così unica.
Cioè, prima di prendere la scopa spaziale, devi decidere le priorità?
Vladimir Agapov: Certo. E non è affatto necessario iniziare con lo sporco grossolano. Potrebbe risultare che vola dove non ci sono dispositivi attivi. È meglio non toccare tali frammenti nel prossimo futuro, soprattutto se non si scontrano tra loro. Ma non è sufficiente individuare un raggruppamento pericoloso, è già necessario capire in esso ciò che è più pericoloso. Cioè, costruisci un albero delle priorità. E solo dopo inizia a spendere soldi per pulire le orbite. Altrimenti, l'effetto di tutta questa pulizia sarà scarso.
O forse, in parallelo, i paesi dovrebbero accordarsi per non sporcare affatto? Fermare l'inquinamento?
Vladimir Agapov: Su iniziativa delle Nazioni Unite, sono state sviluppate una serie di tali misure, concordate da vari paesi. Ci sono alcune idee piuttosto ovvie qui. Ad esempio, se un satellite o uno stadio di un razzo ha funzionato, allora devono essere portati fuori da questa orbita verso una più bassa, da dove, a causa della decelerazione, scenderanno e bruceranno nell'atmosfera. O addirittura annegare nell'oceano. Questo vale per oggetti di grandi dimensioni, ma ci sono molte più sciocchezze che vengono separate quando i dispositivi vengono avviati e durante il funzionamento: tutti i tipi di dadi, bulloni, ecc. La soluzione ovvia è creare progetti in modo che nulla venga separato.
Ma il principale fornitore di spazzatura sono le esplosioni in orbita. Le ragioni sono molto diverse. Molto spesso, il carburante residuo esplode. Il fatto è che dopo che il satellite è stato messo in orbita, i componenti del carburante, compresi quelli ad autoaccensione, rimangono nella fase del razzo. Finché i serbatoi sono intatti, non accade nulla di terribile, ma se, ad esempio, un micrometeorite sfonda il muro, si verifica un'esplosione e il gradino si frantuma in migliaia di piccoli pezzi. Pertanto, dopo il completamento del programma di volo, si consiglia di aprire valvole speciali per scaricare il carburante rimanente sotto forma di gas.
Quali progetti vengono proposti oggi per rimuovere la spazzatura accumulata? Quanto è efficace il metodo che i giapponesi metteranno alla prova?
Vladimir Agapov: Il progetto giapponese presuppone che un satellite speciale verrà lanciato in orbita e dispiegherà una rete da traino elettrodinamica. Si tratta di una rete metallica lunga 300 metri, larga 30 centimetri e lo spessore dei fili è di circa 1 millimetro. La rete da traino si muoverà in orbita, generando un campo magnetico e catturando alcuni dei piccoli detriti. In pochi mesi, la "scianna" con la cattura sotto l'influenza del campo magnetico terrestre cambierà la sua orbita ed entrerà negli strati densi dell'atmosfera, dove brucerà.
Il progetto è abbastanza ovvio, ma la domanda è: una rete da traino del genere raccoglierà molta spazzatura? Infatti, nei veicoli spaziali, non vengono utilizzati così tanti materiali magnetizzati, principalmente leghe di alluminio non magnetiche, vari film dielettrici e recentemente vengono utilizzati materiali compositi. Molti altri progetti sono presi in considerazione oggi. Ad esempio, si propone di utilizzare i laser. Ma questa opzione solleva immediatamente molte domande. Come puntare il raggio su un piccolo oggetto che nessuno vede? Non è chiaro. Dicono che combatteremo il visibile. Diciamo che, dirigendoci un raggio laser, spingeremo l'oggetto. Ma dove? Chi può prevedere dove volerà se non conosce la forma dell'oggetto, la sua massa, il materiale? Come risultato di un tale impatto, l'oggetto può diventare ancora più pericoloso, scontrarsi con una sorta di apparato funzionante.
Secondo me, una delle idee più interessanti è l'uso di diversi sistemi di frenata. Ad esempio, dopo la fine della sua vita utile, il satellite lancia una "vela", un "paracadute" o semplicemente un grande pallone gonfiato con gas. Di conseguenza, l'area dell'intera struttura aumenta bruscamente, il che la inibisce notevolmente. Il dispositivo abbasserà rapidamente l'altitudine di volo, entrerà negli strati densi dell'atmosfera e brucerà.
Nei film di fantascienza, vari manipolatori operano da molto tempo in orbita, che rimuovono e installano satelliti e altre apparecchiature. Ci sono tali progetti nel portafoglio di scienziati?
Vladimir Agapov: Certo. Ma tecnicamente sono forse i più difficili. Dopotutto, un grande oggetto spazzatura ha una massa fino a diverse tonnellate e ruota in modo complesso, non è controllabile. Ha uno slancio tremendo. Come catturarlo e non distruggere né il manipolatore né la navicella spaziale stessa, su cui è installato il manipolatore? Qui devono essere risolti problemi tecnici complessi.
3,5 milioni di detriti spaziali diversi ruotano intorno alla Terra
Ma oltre ai problemi puramente scientifici e tecnici, ci sono altri problemi. Dopotutto, in questo modo, puoi rimuovere non solo la spazzatura, ma anche i veicoli spaziali di altre persone, anche quelli funzionanti. Cioè, in sostanza, si tratta di sistemi a duplice uso: civile e militare. Esiste quindi un importante aspetto giuridico nella lotta ai detriti spaziali. Da un lato, i detriti spaziali volano in orbita, ma dall'altro anche gli oggetti "morti" che sono scaduti sono di proprietà di qualcuno. E un tentativo da parte di uno dei paesi, anche con le migliori intenzioni, di rimuovere l'oggetto di qualcun altro, può portare a conflitti molto gravi. Ciò significa che tali operazioni devono essere eseguite in modo coordinato con tutti i partecipanti in modo che non sorgano rischi aggiuntivi. La comunità mondiale sta lavorando su questi temi oggi, perché tutti capiscono che qualsiasi movimento improvviso può portare a conseguenze spiacevoli per tutti. A proposito, anche se smettessimo improvvisamente di volare nello spazio, la quantità di detriti continuerà a crescere. Le stime mostrano che solo a causa delle reciproche collisioni di frammenti già volanti in 20-30 anni, l'aumento dei detriti supererà la sua perdita a causa di processi naturali di decelerazione nell'alta atmosfera e de-orbita.
riferimento
Oggi, la massa totale di detriti spaziali in orbita è di circa 6.700 tonnellate. La sua densità ad altitudini di 800-1000 chilometri ha raggiunto un livello critico. A causa di una collisione con esso, la probabilità di perdere un veicolo spaziale per un periodo di 10-15 anni è già superiore alla probabilità di perdere un veicolo spaziale a causa di un guasto dei sistemi di bordo. La probabilità di collisione di due grandi oggetti in orbite basse è stimata come un evento in 15 anni. Anche 10 anni fa, questa cifra è 4 volte inferiore.
