Pirmasis palydovas į Žemės orbitą pakilo 1957 metais. Tuomet jo paleidimą organizavę operatoriai turbūt net nenumanė, kad šis įvykis ateityje taps itin aktualios kosmoso šiukšlių problemos ištakomis. Remiantis „Orbiting now“ duomenimis, šiuo metu aplink mūsų planetą skrenda maždaug 8,5 tūkst. aktyvių palydovų. Kiek jų ten nefunkcionuojančių – niekas tiksliai nežino.
Pirmasis palydovas į Žemės orbitą pakilo 1957 metais. Tuomet jo paleidimą organizavę operatoriai turbūt net nenumanė, kad šis įvykis ateityje taps itin aktualios kosmoso šiukšlių problemos ištakomis. Remiantis „Orbiting now“ duomenimis, šiuo metu aplink mūsų planetą skrenda maždaug 8,5 tūkst. aktyvių palydovų. Kiek jų ten nefunkcionuojančių – niekas tiksliai nežino. Kosmoso startuolio „Blackswan Space“ įkūrėjas Marius Klimavičius LRT.lt papasakojo, kaip palydovai virsta kosmoso šiukšlėmis ir kokių šios problemos sprendimo būdų siūlo lietuviai.
Kosmoso šiukšlės, asociatyvi nuotr. / „Shutterstock“ iliustracija
Palydovų skaičiaus didėjimą lemia suaktyvėjusi komercinių kosmoso įmonių veikla
„Spaceflight now“ internetinėje svetainėje, kur yra skelbiamos kosminės misijos, užregistruota iki 30 naujų palydovų, kurie į Žemės orbitą turėtų būti iškelti iki 2024 m. balandžio. Pasak aeronautikos inžinieriaus M. Klimavičiaus, kasmet vis didėjantys palydovų paleidimo mastai yra itin suaktyvėjusių komercinių kosmoso sektoriuje veikiančių įmonių veiklos pasekmė.
„Pagrindinį augimą lemia „SpaceX“ su „Starlink“ palydovais. Jis leidžia palydovų tikrai daug, tas suplanuotas skaičius yra 30 tūkst. ir daugiau vadinamajam visam spiečiui.
Yra ir kitų kompanijų, kurios nori konkuruoti su „SpaceX“, tai viena jų yra europiečių „OneWeb“. Jie jau yra paleidę apie 300 palydovų, o visas spiečius yra 600 palydovų. Paskui „Amazon“, kinai – tai susideda. Ir mes apskaičiavome, kad iki 2030 metų Žemės orbitoje skries 100 tūkst. palydovų“, – pasakoja M. Klimavičius.
Daugiausia palydovų – žemojoje Žemės orbitoje
Yra trys pagrindinės žemės orbitos, į kurias leidžiami palydovai: apie 12 proc. palydovų skrieja toliausiai (36 tūkst. km) nuo Žemės nutolusioje geostacionariojoje (GEO), apie 3 proc. vidurinėje (5–15 tūkst. km nuo Žemės) (MEO) ir daugiausia (apie 84 proc.) jų nustatoma arčiausiai Žemės (500–1000 km) esančioje žemojoje orbitoje (LEO). Pasak pašnekovo, pastarojoje gali būti labiausiai pastebima kosmoso šiukšlių problema.
„Yra tam tikros orbitos, kurios yra labiau naudojamos. Viena iš jų yra Žemės stebėsenos orbita. Tai ten mes leidžiame daugiausia Žemės stebėjimo palydovų, tai yra 700 km aukštyje maždaug.
Nuo 600–700 iki 1000 km yra labiausiai užimtos orbitos ir daugiausia šiukšlių ten yra“, – sako ekspertas.
Viena didžiausių problemų – nefunkcionuojantys palydovai
M. Klimavičius pabrėžia, kad didėjanti palydovų koncentracija reiškia ir augantį aplink Žemę skriejančių neaktyvių aparatų skaičių. Pastarieji palydovai patys savaime yra kosmoso šiukšlės.
„Problema yra pagrindinė, kai sugenda palydovas. Jei jis yra gana aukštai, tai palydovas nenukrenta, nesudega atmosferoje, jis tiesiog ten yra. Jei su juo nebėra komunikacijos, tai tu nebegali jo kontroliuoti, negali jo pajudinti, kartais net nežinoma jo pozicija orbitoje“, – teigia lietuviško kosmoso startuolio įkūrėjas.
Kosmoso šiukšlių įvairovė labai didelė
Sugedę ar pabaigę savo gyvavimo laikotarpį, kuris, pasak inžinieriaus, dažniausiai trunka nuo 5 iki 10 metų, palydovai nėra vienintelė kosmoso šiukšlių rūšis.
Remiantis NASA duomenimis, 2021 m. Žemės orbitoje buvo identifikuota 27 tūkst. kosmoso šiukšlių, tačiau daug daugiau kosminę erdvę aplink mūsų planetą teršiančių objektų yra tiesiog per maži, kad juos galima būtų pastebėti.
„Tai [kosmoso šiukšlės] yra objektai nuo milimetro dydžio, pavyzdžiui, kokios nors palydovo ar raketos dažų atplaišos, iki palydovo dydžio. Jos yra skirstomos pagal dydį. Daugiausia yra nuo 1 mm iki 1 cm dydžio – tai milijonai skaičiuojami tokių (čia jau statistiškai spėjama, kad jų tiek yra).
Tada nuo 1 cm iki 10 cm – apie milijonas yra tokių objektų. Ir paskui prasideda nuo 10 cm iki 1 m skersmens, tai čia jau palydovai, raketų pakopos ir panašiai“, – aiškina M. Klimavičius.
Kosmoso šiukšlių keliami pavojai ir bandymai jų išvengti
Kadangi kosmoso šiukšlės nėra kontroliuojamos iš Žemės, yra didelė tikimybė, kad jos užgaus astronautą arba atsitrenks į orbitoje skriejantį veikiantį kosminį aparatą.
1996 m. į Prancūzijos palydovą atsitrenkė ir jį apgadino prieš dešimtmetį sprogusios prancūzų raketos nuolaužos.
2009 m. vasario 10 d. neveikiantis Rusijos erdvėlaivis susidūrė su veikiančiu JAV komerciniu erdvėlaiviu „Iridium“ ir jį sunaikino.
Tačiau pavojingos ne tik didelės, bet ir mažos šiukšlės. NASA teigimu, milimetro dydžio orbitinės nuolaužos kelia didžiausią pavojų daugumai žemoje Žemės orbitoje skriejančių robotinių erdvėlaivių, kad jų misija baigsis anksčiau, nei planuota.
Kosmoso šiukšlės NASA erdvėlaivyje padaryta skylė / NASA nuotr.
Šiuo metu susidūrimo su kosmoso šiukšlėmis problema yra sprendžiama, stengiantis išvengti potencialių susidūrimų.
„Visi tie objektai, kurie yra orbitoje, jei jie yra daugiau nei 10 cm dydžio, gali būti sekami iš Žemės. (...) Stengiamasi, kad jei priartėja koks nors objektas gana arti, tai tu darai tam tikrą manevrą, jei tik turi galimybių.
Ir ta pati Tarptautinė kosminė stotis turi specialią procedūrą. Jeigu žinoma, kad ji praskries pro potencialų šiukšlių debesį ar yra potenciali galimybė susidurti su palydovu ar kitu objektu, tai jie daro tam tikrus manevrus, kad išvengtų susidūrimo arba kad į šiukšlę atkreiptų tam tikrą stoties dalį, kuri turi daugiau šarvų ir apsaugo stotį“, – pasakoja aeronautikos inžinierius M. Klimavičius.
Siekiant išvengti susidūrimų, šiukšlių sekimo nepakanka
M. Klimavičius papasakojo, kad nors galime sekti kosmines šiukšles, tikslią jų padėtį nustatyti vis dar sudėtinga. Dažniausiai ji apskaičiuojama su 100–1000 m paklaida.
Be to, neveikiančių palydovų sekimą apsunkina ir vis augantys jų skaičiai.
„Lengva kontroliuoti 100 palydovų, bet sunku sukontroliuoti kokį 100 tūkst., ypač jei net nežinai, kur tas palydovas yra, kokia jo būklė, kai jis yra nevaldomas. Tai yra problema“, – sako pašnekovas.
„Blackswan Space“ padeda vizualizuoti kosmoso šiukšles
Dar visiškai neseniai, 2019 metais, M. Klimavičiaus įkurta kosmoso sektoriaus įmonė „Blackswan Space“ šiandien jau bendradarbiauja su Europos kosmoso agentūra ir prisideda prie kosmoso šiukšlių problemos sprendimo. Įmonėje kuriamos simuliacijos, kurios vizualizuoja, kas vyksta Žemės orbitoje.
„Mes simuliuojame, (...) kiek ten tų šiukšlių yra, kaip ten jos juda, ir taip pat tai vizualiai atvaizduojame. Kai kada neužtenka tik skaičių – nori žmonės pamatyti, kokios tos šiukšlės yra, kaip jos gali susidurti, kokie paskui to padariniai, kaip didėja tas šiukšlių kiekis iš metų į metus“, – pasakoja įmonės vadovas M. Klimavičius.
Siekis – padidinti palydovų autonomiškumą, kad jie patys rinktų šiukšles
Dar vienas lietuvio įkurto startuolio „Blackswan Space“ tikslas – padidinti palydovų autonomijos lygį, kad aparatai galėtų priimti konkrečius sprendimus be žmogaus pagalbos.
Tai, pavyzdžiui, užtikrintų mažesnį palydovų susidūrimų skaičių ir savarankišką jų utilizavimąsi – baigę darbą palydovai nukristų ir sudegtų Žemės atmosferoje.
Be kita ko, savarankiškesni aparatai galėtų ir patys vykdyti kosminių šiukšlių rinkimą.
„Tai susiję su mūsų kitais produktais, tai yra programine įranga, kuri padeda palydovams autonomiškai judėti erdvėje. Tai čia kalbame apie aktyvų šiukšlių pašalinimą iš orbitos.
Jei yra, tarkime, koks nors neveikiantis palydovas, tai mes galime su kitu palydovu, kuris turi kokį nors robotinį manipuliatorių ar tinklą, prisiartinti ir jį tiesiog pagauti.
Čia kol kas tai nėra daroma, bet mes ir kiti mūsų kolegos intensyviai dirbame prie to“, – sako M. Klimavičius.
Laiko užkirsti kelią blogiausiam scenarijui dar turime
Pasak M. Klimavičiaus, pirmieji palydovai su lietuviška autonomiškumą padidinančia programine įranga į Žemės orbitą turėtų pakilti maždaug po metų.
Inžinierius džiaugiasi, kad kosmoso šiukšlių problema tampa vis pastebimesnė, tad ir sprendimų jai ieškoma vis aktyviau.
„Yra vadinamasis Keslerio sindromas. Yra vaizdo įrašas, kur rodo, kad, pasiekus tam tikrą šiukšlių kiekį, jos pačios pradeda daugintis. Ir gali būti, kad tam tikros orbitos taps nebenaudojamos, nes ten per daug šiukšlių bus. Tai čia yra gera siekiamybė, kad taip neatsitiktų.
Aišku, kad taip atsitiktų, kad pasiektume tą kritinį lygį, dar daug metų reikėtų leisti palydovus, šiukšlinti ir nieko nedaryti.
Dabar judame visai kita kryptimi, nes tiek palydovų operatoriai, tiek ir kiti žmonės žiūri į šią problemą rimtai“, – sako kosmoso startuolio „Blackswan Space“ vadovas Marius Klimavičius.
