Spąstai orbitoje: kosmoso šiukšlės

Šiukšlių civilizacija?

Sparti Žemės aplinkos tarša

Palyginus su visa žmonijos istorija, kosminė era tetrunka akimirksnį – vos kiek daugiau nei 60 metų. Tačiau ir per šį laiką spėta „pasišiukšlinti“. Nes į Žemę grįždavo tik žmonės, bet ne šiukšlės. JAV, Rusija, Kinija bei kitos kosminės valstybės (ir net privačios kompanijos) į kosmosą išskraidino apie 5000 aparatų, kurių bendra masė viršija 2 mln. tonų. Tie, kurie iškelti į didesnį nei 600-800 km aukštį, ne vieną tūkstantmetį kaip vaiduokliai skrajos erdvėje. Kiti subyrės ir sudegs Žemės atmosferoje. Tačiau jų agonija gali tęstis nuo kelių metų iki kelių dešimtmečių. Ir tik žemiau nei 200 km aukštyje skriejančios nuolaužos sudega atmosferoje per kelias dienas.
O viskas prasidėjo nuo to, kad per pirmąjį kosminės eros dvidešimtmetį, vykstant šaltajam karui, į atliekas iš vis nebuvo kreipiama dėmesio. Seniausia kosminė atlieka – 1958 m. JAV paleistas palydovas „Vanguard 1„, sveriantis 1,5 kg. Kasmet į kosmosą paleidžiama apie 100 įvairių naujų palydovų.

Tikslų kosminių aparatų, raketų nešėjų ir jų nuolaužų skaičių nustatyti labai sunku. NASA sumontavo specialius radarus stambesnių objektų stebėjimui, nes jie kelia realią grėsmę naujoms misijoms. Pačių smulkiausių, kelių milimetrų dydžio nuolaužų kosmose klajoja dešimtys milijonų. Tokių, kurių skersmuo siekia nuo 1 iki 10 cm susidarys apie 150 tūkstančių. Dar didesnių objektų priskaičiuojama 10 – 15 tūkstančių. Iš pastarųjų veikiantys palydovai sudaro vos … dvidešimtąją dalį. Taigi, kosminė erdvė apie gimtąją planetą jau virto dideliu atliekų kapinynu. Danguje skrieja ne tik aparatai, bet ir įvairūs daiktai nuo įrankių iki golfo sviedinių. Prieš porą dešimtmečių didžiausias kosmoso teršėjas buvo Rusija, tačiau dabar ją vejasi rytų šalys.

Taršą didina ne tik atitarnavę kosminiai aparatai, bet ir keisti kosminiai eksperimentai. 2007 m. Kinija išbandė savo naują karinę raketą (A-Sat ginklas) ir orbitoje numušė savo seną meteorologinį palydovą „Fengyun-1C„. Vien šio incidento metu šiukšlių, skriejančių apie Žemę, kiekis padidėjo 10 proc.! Dėl energijos tiekimo sistemos gedimo 2015 m. sprogo ir amerikiečių meteorologinis palydovas DMSP-F13. Tiesa, šįkart „teršalų“ paskleista nepalyginamai mažiau, nei kiniečių atveju.
Kartais taršą lemia ir aplaidumas. 2007 m. rusų raketa nešėja sprogo virš Australijos, nes talpose dar buvo likę kuro. O štai NASA astronautė 2008 m. rudenį kosmose pametė 13 kg masės įrankių krepšį.

Kosminis susidūrimas (iš filmo Gravity)

Karas kosmose

Žemiškieji sąvartynai nemaloniai kvepia, gali užteršti gruntą bei požeminius vandenis. Tačiau tokia grėsmė gana lokalinė, be to yra daug šiuolaikinių būdų sąvartynams sutvarkyti. O štai kosminis šiukšlynas gali užgriūti viską naikinančia artilerijos salve. Net pati lėčiausia nuolauža skrieja 7-8 km/s greičiu, t.y. dešimt kart sparčiau nei kulka. O greičiausios juda dar dvigubai sparčiau. Nors milimetrinės dalelės kosminių laivų nenumuša, tačiau gali pažeisti izoliacinį sluoksnį, saulės elementus. O štai kelių centimetrų dydžio skeveldros turi tiek energijos, kad beveik nėra būdų nuo jų apsisaugoti. 10 centimetrų dydžio objektas gali visiškai sudaužyti erdvėlaivį, o 1 centimetro dydžio – sugadinti veikiantį palydovą. Dažnėjant kosminiams skrydžiams, didėja ir susidūrimo tikimybė. Nuo 1984 m. kosminių objektų, skriejančių aplink Žemę, skaičius padvigubėjo. Kritinė riba buvo pasiekta XXI a. Šiukšlių orbitoje tiek pagausėjo, kad kosminiams aparatams ne visada pavyksta jų išvengti. Net nustojus siųsti į kosmosą naujus palydovus pavojaus nebeišvengtume. Šiukšlių yra tiek daug, kad prasidėjo grandininė reakcija- susidurdamos tarpusavyje jos dauginasi greičiau, nei spėja sudegti atmosferoje.
2007 m. gegužės 22 d. susidūrimas su nuolauža pažeidė net 36 tūkst. km aukštyje skriejusį geostacionarų (ties vienu Žemės tašku kabantį) palydovą „Meteostat-8“. Būtent tokiame aukštyje pakibę visi ryšių palydovai, kurie užtikrina šiuolaikinės civilizacijos patogumus: televiziją ir ryšį.

Kai buvo pakeistos kosminio teleskopo „Hubble“ saulės baterijos, paaiškėjo, kad į jas mikroskopinės šiukšlelės pataikė … 725 000 kartų. Didžiausios iš jų išmušė beveik centimetro dydžio skyles. Aparatas nesugedo, bet saulės elementų efektyvumas buvo sumažėjęs.
1996 m. įvyko pirma rimta kosminės eros avarija. Į prancūzų telekomunikacinį palydovą CERISE pasikėsino Europos kosminės agentūros raketos „Ariane“ nuolauža. Stebuklas, bet po susidūrimo su portfelio dydžio kliūtimi palydovas sugebėjo tęsti darbą.
2009 m. vasario 10 d. pirmą kartą istorijoje kosmose susidūrė du palydovai. 1993 m. paleistas ir šiuo metu nefunkcionuojantis Rusijos palydovas „Kosmos 2251“, kurio svoris – 1 tona, nepasidalino kelio su 1997 m. į orbitą iškeltu JAV „Iridium 33“ palydovinio ryšio programos palydovu, sveriančiu pusę tonos. Smūgio metu į erdvę pasklido daugiau nei 500-600 nuolaužų, kurių skersmuo didesnis nei 10 cm. 800 km aukščio orbitoje likęs nuolaužų debesis trukdys visoms ateities kosminėms misijoms, tą pajuto ir paskutinės „Hubble“ teleskopo remonto ekspedicijos bei nuolat dirbanti Tarptautinė kosminė stotis.

Nuo kosmoso šiukšlių gali nukentėti ir… žmonės. 1997 m. Oklahomoje į moters petį pataikė metalo gabalas. Po ekspertizės paaiškėjo, kad tai ne meteoritas, o raketos „Delta-II“ nuolauža.

Kaip apsisaugoti nuo grėsmės

JAV ir Rusijoje jau yra sukurtos kosminių nuolaužų stebėjimo sistemos. Laiku pastebėjus pavojų, kosminį aparatą kartais galima nukreipti į kitą orbitą. Taip 2007 m. liepos mėn., po kontraversiško kiniečių ginklo bandymo, NASA turėjo pakeisti palydovo “Terra” orbitą, kad jo neatakuotų 40 cm dydžio skeveldra. 2012 m. spalio mėnesį į orbitą buvo bandoma iškelti Rusijos ir Indijos palydovus. Suirus rusiškos raketos „Briz-M“ spartinimo blokui susiformavo beveik šimto nuolaužų debesis. Dėl šio incidento TKS orbita buvo pažeminta net 800 metrų (įdomu, kad TKS saugumo zona – tai maždaug 25 kilometrų erdvė horizontaliai ir 2 kilometrai vertikaliai).
Kitas būdas – siekti sustabdyti šiukšlinimo procesą. Senus apparatus nukreipti sudegti į Žemės atmosferą arba į kitas, mažiau pavojingas orbitas. Labiausiai apkrautos yra orbitos iki 2000 km aukščio (ypač 800, 1000 ir 1500 km aukštyje) bei geostacionari orbita, esanti 36 tūkst. km aukštyje. Siekiant atlikti manevrą, paleidžiamas kosminio aparato variklis. Taip link Žemės buvo nukreipta ir sudegė įžymioji Rusijos stotis „Mir‘. Sumažinti greitį perpus, kad geostacionarus kosminis aparatas sudegtų atmosferoje, reikalauja žymiai daugiau energijos, nei nukreipti jį į aukštesnę, taip vadinamą kapinių, orbitą. Tačiau ir šis metodas nepigus. Štai 2003 m. iš 15 atitarnavusių palydovų į saugią orbitą pavyko pakelti vos 6. Kituose pritrūko kuro.
Dar vienas apsaugos būdas – atsparesnės palydovų dangos. Tačiau svarbu, kad apsauginiai skydai būtų lengvi. Nes kiekvienas papildomas kosminio aparato gramas didina jo iškėlimo į kosmosą kainą. Paprastai apsauginiai skydai montuojami keleto centimetrų atstumu nuo saugomo paviršiaus. 1,5 mm skersmens metalo gabaliukas, skriedamas minimaliu 7-8 km/s greičiu, gali prakirsti net 1 cm storio apsauginį lakštą. Tačiau ne visos palydovų dalys yra jautrios smūgiams, todėl nebūtina jį visiškai izoliuoti kaip kokį astronautą skafandre. Kaip papildoma apsaugos priemonė gali būti montuojami antriniai skydai, tarpus tarp jų užpildant porėta struktūra.
Pažangiausias kovos su šiukšlėmis būdas – erdvės išvalymas. Tuo tikslu net įkurtas specialus Kosminių nuolaužų koordinavimo komitetas (IADC). Kosminės aplinkos sutvarkymas yra sudėtingas iššūkis. Juk į įrenginį, skirtą smulkioms dalelėms gaudyti, gali pataikyti stambi nuolaužą ir taip dar labiau užteršti erdvę. Kol kas nėra sukurtos efektyvios technologijos šiukšlių problemai spręsti. NASA siūlo naudoti specialią porėtą medžiagą – aerogelį. Tarsi lipni musių gaudyklė ši medžiaga gali sugaudyti milimetrines daleles. Ši lengva, bet itin stipri medžiaga buvo panaudota kosminiame erdvėlaivyje „Stardust“, skirtame kometos Wild-2 dalelėms gaudyti. Yra nuskambėjusių pasiūlymų naudoti specialius siurblius ar lipnius audeklus.
Kai pavyks susitvarkyti su šiukšlėmis šalia gimtosios planetos, ateis laikas apsišluoti ir Saulės sistemoje. Ne viena dešimtis nutilusių kosminių aparatų skraido erdvėje, o dar daugiau dūla Mėnulyje, Veneroje ar Marse. Keli kosminiai laivai jau išskriejo ir už Saulės sistemos ribų!
Jei atitinkamos priemonės nebus priimtos artimiausiu metu, prognozuojama, kad per XXI a. kosminis šiukšlynas padidės 10 kartų, ir tapsime ne kosmine, bet šiukšlių civilizacija.

Literatūra:
1. G. Sirgėdaitė. Aukštybių sąšlavynai. Verslo žinios, 2005-05-10;
2. Iliustruotasis mokslas. Nr. 2(5);
3. Astronomy. 2008 June.