さまざまな推定によると、地球の軌道にあるスペースデブリの量は、22万から30万個の物体までさまざまです。同時に、直径が1 cmを超える物体は、すべてのスペースデブリの20〜33％（6万〜10万）を占めています。「天文弾」が通り過ぎる宇宙船にどのような影響を与えるか想像してみてください。もちろん、私たちの軌道の規模では、これは重要ではないように見えますが、科学者による と、2055年以降、すでに軌道上にあるデブリの相互自己破壊の結果として、スペースデブリの問題はさらなる宇宙への深刻な障害になります探査。ここで、これと他の考えられる結果について詳しく説明します。
問題の本質
物理的な脅威
実際、スペースデブリによる最も明白な脅威は、物理的な衝突の脅威です。現在の技術開発レベルでは、10 km / sの速度で移動する弾丸のサイズの小さな物体から宇宙船を保護する方法はありません。まあ、軌道上にあるものはかなり少ないですが、大きな物体からの保護について吃音する必要はありません。地球から打ち上げられた物体の損傷や破壊の脅威に加えて、軌道上にはさまざまなサービスの運用に必要な膨大な数の異なる衛星があります。 GPS、気象学、および一般的な多くのもの。それらの1つを破壊しても、システム全体が実行不能になるわけではありませんが、将来的にゴミの量が増えると、これらのシステムのパフォーマンスに深刻な影響を与える可能性があります。将来の予測は別として、現在および過去には、宇宙船と破片の衝突の例があります。
シャトルプログラムの全期間中、彼らは衝突から窓に約170の痕跡を発見しましたが、幸いなことに微粒子（直径0.2 mm）がありました。約70個の窓が交換されました。左の画像は、ペイント粒子からの2.5mmのクレーターを示しています。
- 1996年7月、フランスの衛星が、はるかに早く打ち上げられたフランスのアリウス派ロケットの第3ステージと衝突しました。
フランスのロケットアリウス派。ソース -ESA
- 2006年3月29日、ロシアのExpressAM11衛星がスペースデブリと衝突しました。衝突の結果、熱制御システムは減圧され、衛星はその向きを失い、制御されていない回転を開始しました。
- 2009年2月10日、1995年に廃止されたロシアの衛星コスモス2251号が、アメリカの商用衛星イリジウム33と衝突しました。
コスモス-2251 とイリジウム33の衝突。出典 -vermarushabh.blogspot.com
デブリを制御するために、宇宙機関は比較的大きな（数センチメートルからの）物体を追跡する適切なレジスターを維持しています。例えば。ISSは、入手可能なデータに基づいて、衝突を回避するために、年に数回軌道上の位置を調整します。
ケスラーシンドローム
物理的な破壊の脅威に加えて、スペースデブリは、実用のために近くの宇宙が完全に不適切である理由である可能性があります。この理論は、1978年にNASAのコンサルタントであるドナルドケスラーによって記述された、いわゆるケスラーシンドロームによって記述されています。この理論の本質は「ドミノ効果」にあります。軌道上の物体の数が増えると、潜在的な破片の発生源の数も増えます。 2つの大きなオブジェクトが衝突すると、多数の新しい小さなオブジェクトが生成されます。次に、それらのそれぞれが別のオブジェクトと衝突する可能性があります。したがって、「連鎖反応」が発生し、ますます多くの破片が出現する。その結果、衝突回数が多すぎると、軌道上に発生するデブリの量が多くなり、使用できなくなります。
しかし、低軌道では、大気との相互作用によってデブリの量が徐々に減少し、これが次の脅威につながります。
スペースデブリの地球への落下
低軌道にある物体はまだ地球の大気の影響下にあり、徐々に減速します。その結果、しばらくすると、それらは衰退し始め、大気のより密度の高い層に入ります。多くの物体が大気中で燃え尽きますが、惑星の表面に到達する物体もあります。したがって、NASAによると、ほぼ毎年、宇宙船の別々の断片が地球の表面に到達します。
ソース -oyla.xyz
宇宙船の墓地
ポイントネモは地球上で最も遠い陸地であり、到達不能の海洋極とも呼ばれます。到達不能極は、通常は海岸線から離れているため、到達するのが最も難しい場所です。最も近い土地はポイントネモから2688キロメートルであり、最も近い人口の多い場所は定期的にISSであり、軌道はこの場所を通過します。その低い栄養素含有量（南太平洋サイクルは栄養素がその地域に到達するのを妨げる）と沿岸水域からの距離により、この場所は事実上生命がなく、ポイントネモは宇宙船にとって理想的な埋葬地となっています。時々、このエリアは宇宙船の墓地と呼ばれます。一部のロシア語を話す情報筋は、このエリアをナビゲーションに閉鎖していると呼んでいます、しかし、埋葬手続きに関する規範的な文書や規制がないことから判断すると（これについては少し下にあります）、この禁止は推奨的な性質のものです。チリとニュージーランドは、この地域での船の移動に対する責任を共有しています。宇宙船の降下の数日前に、宇宙機関はこれらの国のサービスに警告し、次に、この地域を回避するための適切な警告をパイロットと船の船長に伝えます。次に、パイロットや外航船長にそのエリアを回避するための適切な警告を伝えます。次に、パイロットや外航船長にそのエリアを回避するための適切な警告を伝えます。
— gizmodo.com
他の宇宙運用と同様に、宇宙船の廃棄には適切な準備が必要です。必要な計算を実行し、地方自治体に警告した後、必要な場所に到達したデバイスはブレーキをかけ始めます。前述のように、小型でコンパクトな衛星は、原則として地表に到達せず、摩擦によって燃え尽きます。さまざまな耐火構造物が水面に到達します。たとえば、このセクションは、プログレスシリーズの宇宙無人トラックの処分のためにロシアのミッションコントロールセンターによって使用されます。ちなみに、埋葬の結果、宇宙船の一部が広範囲に散乱する可能性があります。したがって、たとえば、2001年に浸水したミール駅の残骸は、3,000キロメートルにわたって散らばっていました。同様の機能が何度か緊急事態の原因になりました。 1979年にアメリカのスカイラブ計画の一部がオーストラリアの領土に落ち、1991年にサリュート7号の残骸がアルゼンチンの領土に落ちました。また1997年、オクラホマ州の女性にロケットの未燃部分が落下しました。幸いなことに、これらの事件はすべて死傷者なしで起こりました。現在、毎年、数十隻の船が宇宙船の墓地に最後の避難所を見つけています。宇宙船は軌道上にあり、より大きな脅威の源となっています。毎年、数十隻の船が宇宙船の墓地に最後の避難所を見つけます。宇宙船は軌道上にあり、より大きな脅威の源です。毎年、数十隻の船が宇宙船の墓地に最後の避難所を見つけます。宇宙船は軌道上にあり、より大きな脅威の源です。
TASSインフォグラフィック。ソース -tass.ru
埋葬軌道
地上の墓地に加えて、すでに使用されている宇宙船がまだ働いている人々との衝突の可能性を減らすために送られる軌道もあります。公式の処分軌道は2つあります。静止軌道の宇宙船用と原子力の軍事偵察衛星用です。
静止軌道は、地球の赤道上に位置する軌道であり、人工衛星は地球と同じ角速度を持っています。地球上の同じ場所に常にあります。この軌道は、通信、テレビ放送衛星を収容するために使用され、海抜35,786キロメートルの高度にあります。作業を終えた後、衛星は約200 kmになります（衛星ごとに距離は個別に計算されます）。
人工地球衛星の数の増加。出典-欧州宇宙機関。
別の埋葬軌道は、高度600〜1000キロメートルにあります。原子力発電所を備えた軍事衛星がこの軌道に送られます。暫定的に、これらの衛星は約2000年間軌道上にあり、その後、地球の重力がそれらを引き込みます。
ソリューション
一般に、この問題を解決する方法を見つけることは、机の上の創造的な混乱の問題を解決することと同じです。前者の規模だけがわずかに大きくなります。ゴミを減らす方法と古いゴミを片付ける方法の2つがあります。
発生する廃棄物の削減
言われているように、「掃除する場所ではなく、ゴミを捨てない場所はきれいです！」実はこれがポイントです。発生する廃棄物を削減するための主な方向性には、以下の対策が含まれます。
- 打ち上げられた車両の質量を減らす：
重量が少ないということは、潜在的な無駄が少ないことを意味します。それは簡単です。
- 宇宙船の耐用年数の延長：
衛星の運用時間が長いほど、交換飛行は少なくなります。
- 宇宙空間に残っている宇宙船の部品の数を最小限に抑える：
使用済み部品と宇宙船自体の処分、または部品の地球への返還。
ご覧のとおり、最初の2つのポイントは、天文学の発展の一般的な方向と交差しています。最後のポイントはまた、ミサイルの構造におけるいくつかの調整を紹介します。使用済み部品の廃棄を適切に整理するにはどうすればよいですか？開発の方向性の1つは、打ち上げロケットがデバイスを軌道に乗せて大気中で燃焼させることを可能にする材料の使用です。それら。このような材料は、すべての離陸荷重に耐える必要があり、同時に、摩擦によって大気中で焼損するために超耐火性であってはなりません。一種のパラドックスのように聞こえます。現時点では、ロケットにはそのような材料はありません。
2番目の方法は、宇宙船の部品を地球に戻すことです。最も明白な例は、SpaceXの再利用可能なステージとスペースシャトルプログラムです。
既存のごみの処理
リサイクルのアイデアで設計された車両とは異なり、軌道上の破片はそれ自体を利用することはできません。スペースデブリを「クリーンアップ」する現在のプロジェクトはすべて、開発中またはアイデアの形で行われています。多くのアイデアが表明されましたが、次のように分類できます。
- レーザー
肝心なのは、レーザーで破片を破壊することです。まあ、それは素晴らしいですね。
- キャプチャー
頑丈なネットで破片を捕らえ、大気中に送ります。ちなみに、2019年には、英国の装置RemoveDebrisが衛星の断片を捕捉することができました。
- 風船
大きなボールが破片を包み込み、その抵抗を増やし、大気の密な層に入るプロセスを加速する必要があります。
- ソーラーセイルタグボート
ソーラーセイルは、光の圧力を利用して宇宙船を推進する装置です。計画通り、そのような装置は破片にしがみついて軌道から外します。
- タングステンクラウド
計画通り、タングステンの雲はゆっくりと地球に向かって下降し、同時に破片の速度を落とします。
- 自殺機
このような装置は、文字通り危険な物体を大気中に押し出すと同時に、軌道から外れるはずです。
- 軌道ごみ収集車
デバイスは軌道上の破片を収集し、それを処理します。
スペースデブリを燃料にリサイクルするロシアのスペースデブリコレクター。ソース -russianspacesystems.ru
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