Ғарыштағы қоқыс жинаушылар: орбиталық кеңістікті тазартудан кім табыс табады?
Ресей істен шыққан әскери жер серігін зымыранмен атып түсіреді. Бастапқыда шағын ғана бөлшектер бұлты сағатына 30 мың шақырымнан астам жылдамдықпен жан-жаққа ұшады да, басқа серіктерге соқтығысады. Осылайша бақылаусыз тізбекті реакция басталады — қанша жер серігі қираса, соғұрлым бөлшектер саны артып, жаңа ғарыш аппараттарын зақымдай береді. Сол сәтте бұл серіктерге тәуелді байланыс жүйелері де жаппай істен шығады. Ақыр соңында, апаттық салдарға әкеп соққан сынықтар Hubble телескопын жаңарту және жөндеу үшін орбитаға түйістірілген америкалық Explorer кемесіне соғылады.
Көпшілік бұл оқиғаның 2013 жылы «Гравитация» атты Оскар иеленген фильмнің бастамасы екенін таныған болар — онда басты рөлдерді Сандра Буллок пен Джордж Клуни сомдаған. Ол кезде фильм фантастика ретінде қабылданған еді, бірақ ғарыш саласы дамыған сайын бұл сценарий шынайы өмірге жақындай түсуде.
Кесслер синдромы: шындыққа айналған болжам
Шын мәнінде, NASA ғалымдары Джон Кесслер мен Бертон Кор-Пале мұндай сценарийдің мүмкін екенін 1978 жылы-ақ болжаған. Бұл олардың «Жер серіктерінің соқтығысу жиілігі: ғарыш қоқысы белдеуінің қалыптасуы» атты әйгілі мақаласында жазылған.
«Жер маңындағы орбитада жасанды жер серіктерінің саны артқан сайын, олардың соқтығысу ықтималдығы да өседі. Жер серіктерінің соқтығысуы орбитада бөлшектерді тудырады, ал әрбір бөлшек болашақтағы жаңа соқтығыстардың ықтималдығын арттырады. Бұл Жер айналасында ғарыштық қоқыстардың көбеюіне әкеледі», – деп жазды олар.
Орбитадағы тізбекті реакция тас жолдағы жаппай жол апатына ұқсайды: жер серіктері соқтығысып, бөлшектерге бөлінеді, ал бұл бөлшектер басқа серіктерге соғылады — бұл үдеріс осылай жалғаса береді, ақыры орбиталық кеңістіктің тұтас бір бөлігі пайдалануға жарамсыз болып қалады.
«Ең нашар жағдайда бұл адамзаттың ғарышқа қол жеткізуін бұғаттап, GPS пен жер серіктері арқылы түсірілім секілді қызметтердің ұзақ уақытқа тоқтап қалуына алып келуі мүмкін», – деп мұқият болуға шақырады Sky at Night Magazine
Солтүстік Америка әуе-ғарыштық қорғаныс командованиесінен (NORAD) ғалым Джон Габбард бұл құбылысты «Кесслер синдромы» деп атап, атау ғылымда кеңінен қолданылып кетті, деп хабарлайды Space.com порталы. Алайда бұл атау сол ғылыми жұмыстың екінші авторына қатысты әділетсіздеу болуы мүмкін.
Орбитаны қалай қоқысқа толтырды
«Кесслер синдромы» жай ғана теория емес — ол сипатталғаннан бері нақты оқиғалар да болды. Мысалы, 2009 жылы Сібір үстіндегі 500 км биіктікте салмағы 900 кг болатын істен шыққан ресейлік «Космос 2251» жер серігі жұмыс істеп тұрған америкалық Iridium 33 байланыс серігімен (салмағы 690 кг) соқтығысты. Secure World Foundation (Ғарышты қауіпсіз пайдалану қоры) баяндамасына сәйкес, бұл соқтығыс салдарынан 10 см-ден үлкен шамамен 2 мың бөлшек және мыңдаған ұсақ қоқыс пайда болды. Күтілуінше, бұл бөлшектердің көбі атмосфераға құлап, жанып кетпей тұрып, орбитаны ондаған жыл бойы ластай береді.
Үш жыл өткен соң Еуропалық ғарыш агенттігі (ЕКА) Envisat жер серігімен байланысты жоғалтты — бұл сол кезде ғарышқа ұшырылған ең ірі азаматтық жер серігі еді. Автобус көлеміндей, салмағы 8 тоннаға жуық бұл құрылғы әлі күнге дейін Жер айналасында шамамен 780 км биіктікте айналып жүр және ғарышта тағы 150 жылдай қалуы мүмкін деп болжанып отыр. Бұл басқарылмайтын темір үйіндісі бірдеңемен соқтығысса, не боларын елестетудің өзі қорқынышты. Space Safety Magazine журналында жарияланған Кесслердің бағалауынша, мұндай соқтығыс «Космос 2251» мен Iridium арасындағы апатқа қарағанда 10 есе көп ғарыш қоқысын тудыруы мүмкін және бұл жағдай бақылауға келмейтін тізбекті соқтығыстар реакциясының триггеріне айналуы ықтимал.
Дегенмен, ол 2009 жылы жариялаған ғарыш кеңістігін талдауында, 1978 жылы жасалған қоқыс жиналу қарқынының бағасы сәл асыра көрсетілгенін мойындады — оған негізінен 1990-жылдар басындағы экономикалық дағдарыс пен КСРО-ның күйреуі себеп болды, бұл жағдай ғарыш саласындағы белсенділікті күрт төмендеткен.
Алайда жағдай қазір жылдам өзгеріп жатыр.
Ғарыштағы байлардың бәсекесі
Дүйсенбі, 28 сәуір күні United Launch Alliance компаниясының Atlas V зымыраны ғарышқа 27 жерсерігін сәтті шығарды — бұл Джефф Безос иелігіндегі Amazon компаниясының 2018 жылы іске қосқан Kuiper жобасы аясындағы алғашқы жерсеріктер. Kuiper жобасы аты әлемге әйгілі астроном Джерард Койпердің құрметіне қойылған және ғаламшардың кез келген нүктесінде кеңжолақты жерсеріктік интернетті қолжетімді етуге бағытталған. Жоба мақсаты — Илон Масктың Starlink жүйесіне балама болу.
Statista дерегінше, бүгінде әлем халқының шамамен үштен бірінің интернетке қолжетімділігі жоқ. Бұл көрсеткіш өңірге қарай әртүрлі: мысалы, дамыған Солтүстік Америкада интернетсіз халық үлесі 7%-ға жуық болса, Шығыс Еуропада бұл көрсеткіш — 10%. Демек, нарық әлеуеті өте үлкен. Amazon компаниясының бас директоры Энди Джассидің айтуынша, Kuiper пайдаланушыларының саны 300–400 млн адамға жетуі мүмкін.
Scientific American журналының есебінше, жобаның жалпы инвестиция көлемі шамамен 20 млрд долларды құрайды. Безостың негізгі мақсаты — бұл жобаны Amazon-ның төртінші негізгі табыс көзіне айналдыру: қазіргі негізгі бағыттар — онлайн-сауда, AWS бұлтты қызметтері және Prime жазылымдары.
Алайда бұл үшін Безос тек Starlink-пен бәсекеге қабілетті болу үшін ғана емес, уақытпен де жарысуы керек. FCC (АҚШ-тың Байланыс жөніндегі федералды комиссиясы) берген лицензияны сақтау үшін Amazon компаниясы 3200 спутниктен тұратын топтамасының жартысын 2026 жылдың шілдесіне дейін, ал қалғанын 2029 жылдың шілдесіне дейін ұшыруға міндетті, деп хабарлайды Scientific American.
The New York Times газеті бұл бәсекені «ғарыштағы миллиардерлердің жаңа шайқас алаңы» деп атады. Алайда бұл жарысқа басқа да қатысушылар қосылып жатыр — ал ғарыштағы жерсеріктер саны көз ілеспес жылдамдықпен өсуде.
Starlink бағдарламасы Жер маңындағы ғарыш кеңістігінің ахуалын түбегейлі өзгертті. 2019 жылдың мамырында алғашқы Starlink жерсеріктері ұшырылған кезде, орбитада небәрі 2 мыңға жуық белсенді жерсерік болған. Қазір олардың саны 11 мыңнан асты.
Олардың басым көпшілігі (шамамен 7 мың) — Starlink жерсеріктері. Дегенмен бұл санның ішіне еуропалық Eutelsat компаниясының OneWeb спутниктік интернет қызметін ұсынатын 648 жерсерігі, сондай-ақ Қытайдың Qianfan деп аталатын өсіп келе жатқан ғарыштық интернет топтамасының 72 жерсерігі де кіреді. Scientific American дерегінше, Qianfan болашақта 14 мың жерсерікке дейін кеңеюі мүмкін.
Starlink жобасы өз кезегінде жерсеріктер санын 42 мыңға дейін жеткізуді жоспарлап отыр — бұл шын мәнінде қиял-ғажайып сан.
Орбитадағы кептеліс – 5 балл
Өткен жылғы Starlink есебіне сәйкес, жүйе іске қосылғалы бері спутниктердің басқа орбиталық нысандармен – өзге операторлардың ғарыш аппараттары, Starlink-тің өзі немесе ғарыштық қалдықтармен – соқтығыспау үшін жасаған ауытқу маневрлерінің саны әр алты ай сайын екі еселеніп отырған. Тек 2023 жылдың екінші жартысында бұл үрдіс баяулады. Алайда 2023 жылғы 1 желтоқсан мен 2024 жылғы 31 мамыр аралығында көрсеткіш қайта өсіп, 50 мың маневрге жетті. Осы кезеңде әрбір спутник орта есеппен 14 рет қозғалтқышын іске қосқан.
Бұған қоса, әрбір осындай маневр жерсеріктің жаңа орнын анықтау дәлдігін бірнеше күнге нашарлатады — қателік шамамен 40 км-ге дейін жетуі мүмкін. Мұны спутниктерді басқаруға арналған коммерциялық бағдарламалық жасақтама әзірлейтін америкалық COMSPOC компаниясы есептеп шығарған. Бұл жағдай соқтығысудың алдын алуды одан әрі күрделендіреді. Яғни, маневр жасайтын жерсеріктер көбейген сайын, апаттан қашу да қиындай түседі.
— «Project Kuiper және басқа да мега-топтамалар іске қосылғанда, спутниктердің бір-біріне жақындау саны жылына ондаған немесе жүздеген миллионға дейін жетуі мүмкін. Соңында, Соңында, біреуі соқтығысып, үлкен зардап әкеледі», — дейді Ұлыбританиядағы Саутгемптон университетінің ғарыш қалдықтары жөніндегі сарапшысы Хью Льюис, деп хабарлайды Scientific American.
Соқтығыстардың алдын алу жүйесі қаншалықты жақсы жұмыс істесе де, егер спутник істен шығып, Envisat сияқты басқарылмай қалса не болатыны — ашық сұрақ күйінде қалып отыр. Мысалы, өткен жылы Starlink шамамен 100 спутникті орбитадан мерзімінен бұрын шығаратынын хабарлады, себебі инженерлер олардан басқару мүмкіндігін жоғалтуы мүмкін ақау тапқан. Бұл ақаудың нақты неде екені компания тарапынан түсіндірілмеді. Жақсысы — оны алдын ала анықтап үлгерді. Бірақ келесі жолы үлгермей қалса ше?
Космос қоқысының экспоненциалды өсуін болдырмаудың жалғыз жолы — «қызмет ету мерзімі аяқталғаннан кейін орбитада қалатын зымыран корпустары мен істемейтін ғарыш аппараттарының санын азайту», — деп жазды Кесслер 2009 жылы.
Еуропалық ғарыш агенттігінің (ЕКА) бағалауынша, Жер орбитасында бүгінде көлемі 10 см-ден асатын кемінде 36 500 қоқыс объектісі, 1–10 см аралығындағы 1 млн-ға жуық және 1 мм–1 см аралығындағы 330 млн ұсақ бөлшек бар. Барлығы да секундына бірнеше километр жылдамдықпен қозғалады.
Мәселе мынада: Кесслердің ескертуінен ширек ғасыр өтсе де, ғарышты қоқыстан нақты әрі тиімді жолмен қалай тазарту керектігін әлі ешкім нақты білмейді. Бірақ кейбір компаниялар бұл бағытта технологиялар әзірлей бастады.
Ғарыш қоқыс жинаушылары
Швейцариялық ClearSpace компаниясы ғарыштық қоқысты жоюға арналған алғашқы миссияны жүзеге асыруда. Арнайы құрылғы төрт роботталған «қолмен» жабдықталып, салмағы 95 кг болатын, қызмет мерзімі аяқталған еуропалық Proba-1 спутнигін ұстап алып, оны атмосфераға қайта кіргізу арқылы Тынық мұхиты үстінде өртеуді көздейді.
Компанияның Еуропалық ғарыш агенттігімен (ESA) 86 млн еуро көлеміндегі келісімшарты бар. Бұдан бөлек, миссияны имидждік мақсатта швейцариялық сағат өндірушісі Omega да қаржыландырып отыр, деп жазады CNBC. Жалпы жоба құны 120 млн еуро деп бағалануда, алғашқы миссия 2028 жылға жоспарланған.
ClearSpace-тың технологиялық серіктесі ретінде немістің OHB SE ғарыш компаниясы таңдалды. Ол спутниктік платформаны ұсынса, ал ClearSpace спутникті жақындату және ұстап алу жүйесін әзірлейді. Жоба сәтті жүзеге асқан жағдайда, ClearSpace ғарыштық қоқысты жою бойынша коммерциялық миссияларды жүзеге асыруды, сондай-ақ спутниктерді техникалық қызмет көрсету және жанармаймен толтыру арқылы олардың жұмыс мерзімін ұзартуды жоспарлап отыр.
Ұқсас бастаманы жапондық Astroscale стартапы да қолға алған. 2023 жылы ол 76 млн доллар көлемінде венчурлық инвестиция тартты, бұл жалпы инвестиция көлемін 376 млн долларға жеткізді. Инвесторлар қатарында Ай айналасында бірінші жеке ұшуға тапсырыс берген жапон миллиардері Юсаку Маэкава және жобаға бірге қатысуды көздейтін Mitsubishi концернінің бөлімшелері бар. Олар орбитадан қызметін аяқтаған спутниктерді шығаратын «ғарыштық автобустарды» құруды жоспарлап отыр, деп хабарлайды TechCrunch.
Бұдан бөлек, былтыр Astroscale компаниясы АҚШ-тың Ғарыш күштерімен спутниктерді отынмен қайта жанармай құю жүйесін әзірлеуге 25,5 млн долларлық келісімшартқа қол жеткізді. Айта кетсек, компания өткен жылдан бастап Токио қор биржасында 96 млрд иен (шамамен 660 млн доллар) капитализациясымен саудалануда.
Ал италиялық D-Orbit компаниясы шағын спутниктерді орбитаға жеткізудің «соңғы миля» қызметін ұсынып отыр: оларды өздерінің ION деп аталатын модуліне жинап, мысалы, SpaceX-тің Falcon-9 ракетасы арқылы ғарышқа шығарып, кейін тапсырыс беруші қалаған орбита нүктелеріне дәл орналастырады. Өткен жылдың басында компания 100 млн еуро инвестиция тартты, ал қазанда Еуропалық ғарыш агенттігінен (ESA) спутниктерге қызмет көрсету, жөндеу және отын құю жүйесін жасауға 119,6 млн еуро алды. Бұл ESA-ның ғарыштық қоқыспен күрес миссиясының бір бөлігі, деп жазады SpaceNews.
Қызығы, ғарышты ең белсенді түрде спутниктермен толтырып жатқан АҚШ-та ғарыш қоқысын тазалауға бағытталған ірі стартаптарды табу қиын. Тек Turion Space компаниясын атап өтуге болады: ол жалпы 20 млн доллар инвестиция тартқан, былтыр АҚШ-тың Ғарыш күштерінен 1,9 млн доллар көлемінде шағын келісімшарт алып, автономды түрде түйісіп, істен шыққан ғарыш аппараттарын атмосфераға шығаруға қабілетті микроспутниктерді жасау жобасымен айналысып жатыр.
Айта кету керек, ғарыш ортақ болғанымен, ондағы әрбір аппарат нақты бір елге тиесілі. Сондықтан, мысалы, жапондар немесе еуропалықтар америкалық ғарыш қоқысын арнайы рұқсатсыз тазалай алмайды. Демек, АҚШ инженерлерінің де бұл мәселеге қатысты өз шешімдерін табуына тура келеді.
