Los desechos espaciales se refieren a todos los objetos artificiales y desechos de ellos en el espacio que ya están fuera de servicio, no funcionan y nunca más pueden tener un propósito útil, pero son un factor peligroso que influye en el funcionamiento de las naves espaciales , especialmente las tripuladas . En algunos casos, los grandes objetos de basura espacial o aquellos que contienen materiales peligrosos (nucleares, tóxicos , etc. ) a bordo también pueden representar un peligro directo para la Tierra , con su salida de órbita incontrolada , combustión incompleta al atravesar capas densas de la atmósfera terrestre. y escombros que caen sobre asentamientos , instalaciones industriales, comunicaciones de transporte , etc.
El problema de obstruir el espacio cercano a la Tierra con "basura espacial" como puramente teórico surgió en esencia inmediatamente después de los lanzamientos de los primeros satélites artificiales de la Tierra (AES) a finales de los años 50 . Recibió su estatus oficial a nivel internacional luego del informe del Secretario General de la ONU titulado “El impacto de las actividades en el espacio ultraterrestre sobre el medio ambiente” el 10 de diciembre de 1993 , donde se señaló especialmente que el problema tiene un carácter internacional, global. : no hay contaminación del espacio cercano a la Tierra nacional, hay una contaminación del espacio espacial de la Tierra, que afecta igualmente negativamente a todos los países.
La necesidad de medidas para reducir la intensidad de la contaminación espacial tecnogénica se hace evidente cuando se consideran posibles escenarios para la exploración espacial en el futuro. Existe el llamado "efecto cascada", que a mediano plazo puede surgir de la colisión mutua de objetos y partículas de "basura espacial". Al extrapolar las condiciones existentes de los desechos en órbitas terrestres bajas (LEO), incluso teniendo en cuenta las medidas para reducir el número de explosiones orbitales en el futuro (42% de todos los desechos espaciales) y otras medidas para reducir los desechos artificiales, este efecto puede conducir a un aumento catastrófico en el número de objetos a largo plazo, desechos orbitales en LEO y, como resultado, a la imposibilidad práctica de una mayor exploración espacial . Se supone que "después de 2055 el proceso de autorreproducción de los restos de la actividad espacial humana se convertirá en un problema grave" [1] .
A partir de 2021, en todas las altitudes del espacio cercano a la Tierra (NES; el espacio delimitado por una esfera cuyo radio es igual a la distancia promedio de la Tierra a la Luna (380 000 km)) había 130 millones de objetos 0.1–1 cm de tamaño De estos, 20 millones - en órbita terrestre baja (LEO) a altitudes de hasta 2000 km. El número de objetos de 1 a 10 cm de tamaño en todas las alturas fue de 900 000 y 500 000 en LEO. El número de objetos de más de 10 cm de tamaño fue de 34 000 en NEO, de los cuales 23 000 estaban en LEO [2]
Solo una pequeña parte de ellos (alrededor del 10%) fue detectado, rastreado y catalogado utilizando medios ópticos y de radar terrestres. Por ejemplo, en 2013, el catálogo del Comando Estratégico de EE. UU. contenía 16 600 objetos (en su mayoría de más de 10 cm [3] ), la mayoría de los cuales fueron creados por la URSS , EE . UU. y China [4] [5] . El catálogo ruso, GIAC ASPOS OKP ( TsNIIMash ), contenía en agosto de 2014 15,8 mil objetos de desechos espaciales [6] , y en total había más de 17,1 mil objetos en órbitas cercanas a la Tierra (incluidos los satélites activos), una colisión con cualquiera de lo que conducirá a la destrucción completa de la nave espacial (SC) [7] .
Alrededor del 6% de los objetos rastreados están activos; alrededor del 22% de los objetos dejaron de funcionar; El 17% son etapas superiores gastadas y etapas superiores de vehículos de lanzamiento , y alrededor del 55% son residuos, elementos tecnológicos asociados a lanzamientos, y fragmentos de explosiones y fragmentación.
La mayoría de estos objetos se encuentran en órbitas con alta inclinación, cuyos planos se cortan, por lo que la velocidad relativa media de su paso mutuo es de unos 10 km/s . Debido a la enorme reserva de energía cinética, una colisión de cualquiera de estos objetos con una nave espacial activa puede dañarla o incluso desactivarla. Un ejemplo es el primer caso de colisión de satélites artificiales: Kosmos-2251 e Iridium 33 , ocurrido el 10 de febrero de 2009; como resultado, ambos satélites colapsaron por completo, formando más de 600 escombros.
Las áreas de las órbitas alrededor de la Tierra que se utilizan con mayor frecuencia para el funcionamiento de las naves espaciales están más obstruidas. Estos son LEO, órbita geoestacionaria (GSO) y órbitas heliosincrónicas (SSO).
Hay varias estimaciones de la "contribución" de los principales países que tiran basura al espacio. En particular, en uno de los informes de la conferencia sobre exploración espacial Glex-2021 (San Petersburgo, 14-18 de junio de 2021), se dieron dos opciones para tales evaluaciones. Según uno de ellos, la contribución de China es del 40%, EE. UU. - 25,5%, Rusia - 25,5%, otros países - 7%. Según la segunda opción, Rusia representa el 39,7%, EE. UU. el 28,9% y China el 22,8% [2] (ambos cálculos se realizaron sin tener en cuenta el caso de probar un antimisil ruso en 2021).
Prácticamente no existen medidas efectivas para protegerse contra la basura espacial de más de 1 cm de diámetro (en órbitas bajas y medias) [8] , sin embargo, ya durante la creación de la Mir , la ISS y las estaciones orbitales de la serie Tiangong , sus cuerpos fueron hecho de múltiples capas, de modo que en el caso de los golpes se convierta en una armadura "anti-basura".
Al nivel actual del desarrollo técnico de la humanidad, aún no se han desarrollado medidas prácticas eficaces para la destrucción de los desechos espaciales en órbitas de más de 600 km (donde no afecta el efecto de limpieza del frenado en la atmósfera). Aunque varios otros consideraron, por ejemplo, proyectos de satélites que vaporizan desechos con un potente rayo láser [9] o cambian su órbita con rayos de iones [10] [11] (como la nave espacial rusa proyectada " Liquidator "), que debería ralentizar los desechos para su ingreso a la atmósfera con combustión parcial o total en la misma o, en el caso de dispositivos en órbita geoestacionaria, llevarlos a una órbita de disposición, o láseres terrestres [12] [13] [14] ( escoba láser ), o un dispositivo que recogerá la basura para su posterior procesamiento. Al mismo tiempo, la urgencia de la tarea de garantizar la seguridad de los vuelos espaciales en condiciones de contaminación tecnogénica del espacio cercano a la Tierra (NES) y reducir el peligro para los objetos en la Tierra durante la entrada incontrolada de objetos espaciales en las capas densas de la atmósfera y su caída a la Tierra está creciendo rápidamente.
La cooperación internacional para solucionar el problema de los "basura espacial" se desarrolla en las siguientes áreas prioritarias:
La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de EE. UU. requiere que las empresas que lanzan satélites a la órbita terrestre baja se deshagan de ellos en un plazo de 25 años desde el final de la misión; en 2022, se introdujeron nuevas normas que exigen que se eliminen en un plazo de 5 años [15] .
En 2002, el Comité interinstitucional de desechos espaciales presentó propuestas y elaboró directrices que contribuirían a la prevención de desechos en órbita. . Varios estudios han demostrado que es necesario retirar aproximadamente cinco objetos grandes por año para evitar un aumento constante en la cantidad de escombros debido a nuevas colisiones y explosiones. .
Actualmente se están introduciendo tecnologías de Remediación activa de desechos (ADR) en algunos países. En 2020, la Agencia Espacial Europea encargó la primera misión activa de eliminación de desechos espaciales en el marco del programa Clean Space para sacar de órbita el adaptador Vespa (el adaptador de bahía de carga útil secundario del cohete ligero Vega lanzado al espacio en 2013). Japón está implementando varios proyectos a la vez para desarrollar tecnologías para varias misiones ADR [2] .
Dado que aún no se han encontrado métodos económicamente viables para limpiar los desechos espaciales del espacio, en un futuro próximo se centrará la atención en medidas de control que excluyan la formación de desechos: la prevención de explosiones orbitales que acompañan al vuelo de elementos tecnológicos, la eliminación de naves espaciales en órbitas de eliminación , frenado contra la atmósfera , etc . . P.
Hay muchas herramientas para monitorear órbitas cercanas a la Tierra con el fin de buscar objetos en ella. Se pueden dividir en radar y ópticos. La detección de objetos orbitales también puede ser una función adicional de las herramientas universales de exploración espacial o los sistemas de defensa. También hay una serie de herramientas especializadas. En la URSS y los EE . UU ., se crearon poderosas herramientas para rastrear el espacio exterior. También existen varios instrumentos especializados en Europa y otros países. También hay una serie de programas nacionales para rastrear objetos cercanos a la Tierra y combatir los desechos espaciales. Se creó un Comité de coordinación interinstitucional de desechos espaciales para coordinar sus actividades .
En la Unión Soviética se creó el Sistema de Control Espacial , que aún hoy mantiene un catálogo de objetos orbitales basado en datos de sistemas de alerta temprana y estaciones de observación especializadas para el espacio cercano a la Tierra. La basura espacial comenzó a tratarse en 1985 en el Ministerio de Defensa y en la Academia de Ciencias del país. Ya en 1990 se obtuvieron las primeras estimaciones prácticas y se desarrolló un modelo matemático de la contaminación del espacio cercano a la Tierra. En 1992, por primera vez en el país, se creó un proyecto de datos iniciales estándar (SID) para apoyar los trabajos de creación de vehículos orbitales espaciales.
El Programa Espacial Federal de Rusia para 2016-2025 incluye la creación para 2025 de un "limpiador" de basura de las órbitas geoestacionarias (en el que se ubican hasta 1000 objetos no operativos en 2014). Está previsto que dentro de seis meses cada " Liquidador " transfiera hasta 10 objetos a la órbita de entierro [7] .
A partir de 2015, según los datos del sistema de alerta ruso sobre situaciones peligrosas, existen más de 17.000 objetos espaciales de origen artificial en el espacio cercano a la Tierra . De estos, 1.336 están activos , el resto es basura espacial [16] .
Además de los sistemas de alerta temprana, la búsqueda e identificación de objetos orbitales la llevan a cabo el complejo de reconocimiento radioóptico especializado Krona para objetos espaciales , así como la estación de observación óptica Arkhyz , el Centro Óptico y Láser G. S. Titov Altai y el Complejo óptico-electrónico de Okno .
En los Estados Unidos, había muchos programas para monitorear el espacio cercano a la Tierra, tanto militares como civiles, por ejemplo, Project Space Track , Space Defense Center , Space Detection and Tracking System . La Oficina del Programa de Desechos Orbitales de la NASA es la más cercana al tema de los desechos espaciales . Como parte de su trabajo, se han creado muchas herramientas, incluidas herramientas especializadas. Por ejemplo, NASA Orbital Debris Observatory , Large Zenith Telescope y otros.
La Red de Vigilancia Espacial de los Estados Unidos es un servicio activo establecido para rastrear las trayectorias de los objetos en la órbita terrestre. Objetos rastreados con un diámetro de varios centímetros.
Bajo los auspicios de la Agencia Espacial Europea , operan una serie de instrumentos para monitorear el espacio cercano a la Tierra. Como ESA Space Debris Telescope , TIRA (System) , EISCAT .
En general, el problema de la basura espacial, como todo problema complejo y urgente, tiene varias dimensiones: científica, técnica, legal, ambiental, etc. A pesar de que este tema llama la atención de muchos centros de investigación nacionales, agencias espaciales y es periódicamente discutido con diversos grados de profundidad en numerosos comités y comisiones de organizaciones internacionales como la Federación Astronáutica Internacional (IAF), el Comité de Exploración Espacial del Consejo Internacional de Uniones Científicas (COSPAR), la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU), el Instituto Internacional del Espacio Law (ICJ) y otros, parece que recientemente, la actividad coordinada conjunta de dos organismos internacionales en las dimensiones "técnica" y "política y legal" de este problema ha llevado su comprensión a un nivel cualitativamente nuevo. Estos son el Comité de Coordinación Interinstitucional de Desechos Espaciales y el Subcomité Científico y Técnico del Comité de las Naciones Unidas sobre la Utilización del Espacio Ultraterrestre con Fines Pacíficos (STCS UN COPUOS).
El Comité Interinstitucional de Coordinación de Desechos Espaciales ( IADC se estableció en 1993 y es un foro intergubernamental para la coordinación de actividades de investigación relacionadas con los desechos orbitales. Está formado por las agencias espaciales de Italia, Francia, China, Canadá, Alemania, India, Japón, Corea del Sur, Estados Unidos, Rusia, Ucrania, Gran Bretaña, así como la Agencia Espacial Europea. El objetivo principal del comité es el intercambio de información entre las agencias espaciales miembros sobre el estudio de los desechos espaciales [2] .
En 1983, un pequeño grano de arena (de unos 0,2 mm de diámetro) dejó una grieta grave en la portilla del transbordador (una hendidura de unos 0,4 mm de diámetro). [17] En total, se encontraron más de 170 marcas de colisión en las ventanas durante los vuelos del transbordador, y se requirieron más de 70 reemplazos de ventanas entre vuelos [18] .
En julio de 1996, a una altitud de unos 660 km, un satélite francés chocó con un fragmento de la tercera etapa del cohete francés Arian . [19]
29 de marzo de 2006 a las 03:41 ( MSK ) el satélite Express-AM11 se estrelló : como resultado de una influencia externa , el circuito de líquido del sistema de control térmico se despresurizó ; la nave espacial recibió un impulso dinámico significativo , perdió su orientación en el espacio y comenzó una rotación incontrolada . [20] Según datos preliminares, la causa del accidente fue "basura espacial". Las conclusiones de la comisión confirmaron la versión inicial de lo sucedido [21] .
El 10 de febrero de 2009, un satélite comercial de la empresa estadounidense de comunicaciones por satélite Iridium , puesto en órbita en 1997 , colisionó con el satélite militar ruso de comunicaciones Kosmos-2251 , lanzado en 1993 y dado de baja en 1995 .
El 9 de septiembre de 2020, apareció información en los medios de comunicación de que el satélite de comunicaciones ruso Express-80 resultó dañado como resultado de una posible colisión con desechos espaciales durante la inserción final de una geotransferencia a la órbita geoestacionaria [22] [23] .
Cuando un satélite choca con desechos, a menudo se forman nuevos desechos (el llamado síndrome de Kessler ), lo que conduce a un aumento descontrolado de los desechos espaciales. Según los modelos de la NASA , en órbita terrestre baja (altitud 200-2000 km) desde 2007 ha habido suficientes escombros y satélites grandes para iniciar este síndrome. Según los cálculos, en promedio cada cinco años habrá grandes colisiones, incluso con el cese total de los lanzamientos espaciales, y la cantidad de desechos aumentará [24] .
Desde 1968 hasta 1985 , EE. UU. y la URSS probaron armas antisatélite . En 1990, alrededor del 7 % de la basura rastreada se generó a partir de 12 pruebas de este tipo [18] .
El 11 de enero de 2007 , a una altitud de 865 km, un misil antisatélite chino destruyó el satélite chino caducado Fengyun -1C , chocando con él en un curso de frente. Como resultado, aparecieron muchos escombros nuevos. La Red de Vigilancia Espacial de EE. UU. pudo catalogar alrededor de 2,8 mil de ellos, aumentando el catálogo de grandes desechos en órbitas terrestres bajas a 7 mil [25] [26] . En 2017, la nave espacial militar rusa Kosmos-2504 voló a menos de un kilómetro de estos escombros [27] [28] .
El 20 de febrero de 2008 , a una altitud de 250 km, un cohete estadounidense SM-3 destruyó un satélite espía estadounidense averiado con unos 400 kg de hidracina venenosa en sus tanques (y también por el peligro de desclasificación). Debido a la baja altitud de la órbita, la mayoría de los fragmentos probablemente ingresaron a la atmósfera con relativa rapidez.
El 10 de febrero de 2009, a una altitud de unos 790 kilómetros sobre la parte norte de Siberia , se registró el primer caso de colisión de dos satélites artificiales en el espacio. El satélite de comunicaciones Kosmos-2251 , lanzado en 1993 y dado de baja, colisionó con un satélite comercial de la empresa estadounidense de comunicaciones por satélite Iridium . Como resultado de la colisión, se formaron alrededor de 600 fragmentos grandes, la mayoría de los cuales permanecerán en su órbita anterior [29] [30] . Los servicios estadounidenses lograron catalogar alrededor de 1,8 mil fragmentos [26] .
El 28 de febrero de 2018, la etapa superior Transtage SSN (Space Surveillance Network) #3692 del cohete Titan IIIC ( NSSDC_ID 1969-013B) colapsó. Como resultado, se agregaron 61 nuevos objetos de desechos espaciales en órbitas de geotransferencia (23-53 mil km) [31] .
El 30 de agosto de 2018, la etapa superior del Centaurus SSN #40209 del cohete Atlas-5 (NSSDC_ID 2014-055B) colapsó. Como resultado, aparecieron 491 nuevos objetos de desechos espaciales, la cantidad de desechos en órbitas de geotransferencia (5270-43240 km) aumentó inmediatamente en una cuarta parte [32] .
El 15 de noviembre de 2021, durante las pruebas del sistema antimisiles ruso (presuntamente A-235 ) , fue destruido un satélite electrónico e inteligencia electrónica inactivo Kosmos -1408 del tipo Tselina-D , lanzado por la Unión Soviética en 1982. El resultado fue una corriente de desechos espaciales que representaba una probable amenaza para la Estación Espacial Internacional [33] [34] . En el segundo y tercer paso por el campo de escombros, la tripulación de la ISS se refugió en naves espaciales para poder regresar rápidamente a la Tierra en caso de colisión de escombros con la estación [35] . Los desechos resultantes también representan un peligro para otros satélites en órbita terrestre baja [36] . El número de escombros rastreados es de aproximadamente 1500.
Los objetos grandes en órbitas terrestres bajas se ralentizan gradualmente y entran en la atmósfera después de un tiempo. Algunos de sus fragmentos alcanzan la superficie del planeta. [37] Los objetos pequeños de la basura espacial caen en las capas densas de la atmósfera casi a diario, los objetos más grandes varias veces al mes. Según Nicholas Johnson (NASA), casi todos los años llegan a la superficie fragmentos individuales de satélites o cohetes [38] [39] .
El 13 de noviembre de 2015 cayó uno de los fragmentos del cohete que había participado previamente en el programa lunar . Un fragmento de 1 a 2 metros de tamaño y con una densidad de 0,1 g / cm³ ingresó a la atmósfera en el Océano Índico a unos 60 kilómetros de la costa de Sri Lanka . Según algunas opiniones, este fue el primer caso registrado de basura espacial regresando a la Tierra desde una órbita elíptica alta , cuyo apogeo es aproximadamente 2 veces la distancia de la Luna a la Tierra. [40] [41] [42] . El objeto WT1190F ingresó a la atmósfera terrestre el 13 de noviembre, donde se quemó de manera segura [43]
Los historiadores de la ciencia señalan que algunos objetos en órbita considerados desechos probablemente sean de interés para los futuros arqueólogos espaciales y, por lo tanto, deben conservarse [44] . Al mismo tiempo, en escalas de tiempo cosmológicas , la mayoría de estos desechos abandonarán la órbita del planeta con relativa rapidez (en miles de años [45] ).
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