Какво представлява ефектът на Кеслер и до какво могат да доведат сблъсъци на спътници в орбита?

Според изследване на британския аналитичен център Chatham House, направено по поръчка на НАСА, всяка година проблемът с космическия боклук става все по-сериозен и будещ тревога. Поради увеличаването на броя на спътниците в земната орбита, както и тяхното неизбежно остаряване, рискът от ефекта на Кеслер все повече се увеличава.

Какво представлява ефектът на Кеслер?

Изследването на космоса е едно от най-перспективните направления в развитието на човечеството. Навлизайки все по-надълбоко в тайните на Вселената, учените се надяват да разширят границите на нашето познание за нея, да намерят нови ресурси и форми на живот, като същевременно решат много от земните проблеми. Съществува обаче сценарий, наречен синдром на Кеслер, който може да сложи край на всички космически изследвания за определен период от време и да повлияе значително на ежедневието ни.

Ефектът на Кеслер предполага, че сблъсъкът дори само на два големи орбитални спътника ще доведе до образуването на хиляди и милиони отломки, които ще полетят във всички посоки, удряйки други спътници и създавайки нови отломки. Представете си ядрена верижна реакция, екстраполирана към мащаба на земната орбита. Именно в това ще се изрази ефектът на Кеслер. Сега вече има много повече спътници и отломки в орбита, отколкото през 80 -те години, когато за пръв път е бил изказан този хипотетичен сценарий. Ако той се превърне в реалност, тогава близкото космическо пространство ще стане неизползваемо за десетки или дори стотици години.

През 1978 г. ученият от НАСА Доналд Дж. Кеслер е предположил, че натрупването на космически отломки и в крайна сметка сблъсъците между космически обекти и последващата верижната реакция, ще направи космическите дейности и използването на спътниците невъзможно за няколко поколения. Той е прогнозирал, че броят на обектите, които хората продължават да извеждат на ниска околоземна орбита (НОО), ще създаде толкова плътна среда над планетата, че в крайна сметка неизбежните сблъсъци ще предизвикат каскаден ефект. Космическите отломки и шрапнели, които ще се образуват в резултат на сблъсъците, ще направят следващите космически катастрофи още по-вероятни. Когато броят на такива събития достигне критична точка, космическите отломки напълно ще завладеят орбиталното пространство.

Възможен ли е такъв сценарий в бъдеще?

Да. Това, което прави тази ситуация възможна, е фактът, че на орбита има милиони микрометеороиди, а така също космически боклук, създаден от човека, който вече обикаля около Земята. Колко голяма е опасността дори от малък фрагмент, летящ с висока скорост? НАСА изчислява, че 1-сантиметрови отломки от спътник или ракета, движещи се с 36 000 км/ч, могат да нанесат същите щети като обект с тегло 250 кг на Земята, движещ се с почти 100 км/ч . Ако размерът на фрагмента се увеличи до 10 сантиметра, такъв снаряд би имал взривна сила от 7 килограма тротилов еквивалент. А сега си представете, че хиляди такива обекти летят с огромна скорост в орбитата на Земята и се врязват един в друг.

Какво ще се случи?

Ако все пак се случи верижна реакция от експлозията на космически обекти, орбиталната зона ще се напълни с опасен космически боклук и много космически програми наистина ще бъдат застрашени. Пътуванията отвъд ниската околоземна орбита , такива като планираните мисии до Марс и Луната ще са възможни, но ще бъдат доста по-трудно осъществими и опасни.

Ако най-лошите прогнози от ефекта на Кеслер се сбъднат, тогава всички услуги, които разчитат на спътници, тоест такива ключовите аспекти на съвременния ни живот като GPS, телевизия, военни и научни изследвания, ще пострадат значително.

Наблюдаван ли е досега ефектът на Кеслер?

НАСА е наблюдавала частично въздействието от ефекта на Кеслер през 70 -те години, когато останалите на орбита ракети „Делта“ са започнали да експлодират, образувайки облаци от шрапнели. Именно това е накарало астрофизикът Кеслер да предупреди обществеността, че има момент, когато количеството отломки в орбитата ще достигне критична маса. В този момент ще започне каскада от сблъсъци, дори ако нищо друго не бъде изстрелвано в космоса. И веднага щом започне поредицата от експлозии, тя може да продължи, докато на орбита почти не останат космически апарати.

Тогава Кеслер е изчислил, че ще са необходими около 30 до 40 години, за да се стигне до това състояние. НАСА, базирайки се на оценките на своите експерти, от няколко години предупреждава, че вече сме достигнали критична маса на ниска околоземна орбита. Според американската космическата агенция, на НОО сега има около половин милион парчета космически отломки с дължина до 10 см, повече от 21 хиляди парчета отломки с дължина повече от 10 см и повече от 100 милиона космически отломки с размер по-малки от 1 см.

Първата космическа катастрофа

На 10 февруари 2009 г. в 19.56 часа московско време приблизително на височина 805 километра над Сибир са се сблъскали американският космически апарат Iridium-33 и руският военен спътник от серията Strela Kosmos-2251. Два часа по-рано математическото моделиране, проведено от системата SOCRATES, е показало, че двата обекта ще преминат опасно близо един до друг – на 584 метра разстояние. Но в момента на сближаването на двата обекта, „Иридиум“ спрял излъчването на сигнали и малко след това американските военни са видели облак от фрагменти на тази орбита, тоест сблъсъкът се е състоял.

След сблъсъка се образувал огромен облак от хиляди фрагменти в орбита. Само това събитие броят на космическите отломки се е увеличил с повече от 10% – сега на орбита са проследяват около 16,7 хиляди отломки.

Събитие, сравнимо по отношение „мощността“ на горното, е било само разрушаването на китайския метеорологичен спътник „Fengyun-1C“ по време на изпитанията на противоспътниково оръжие от КНР, когато са се появили около 3 хиляди фрагмента космически боклук.

През 2015 г. представител на информационно-аналитичния център на Междудържавната акционерна корпорация „Вимпел“ е съобщил, че последиците от първата в историята „космическа катастрофа“ ще влияят на ситуацията в околоземното пространство още 20-30 години.

Как е положението днес?

Проблемът с възможна катастрофа в околоземна орбита в сегашната ситуация е залегнал в изследване на експерти от британския аналитичен център Chatham House, които наскоро публикуваха резултатите от него в статията си „Сателити: Космосът, последната военна зона“(„Satellites: Space, the final war zone“). Както предполагат анализаторите, в космоса е възможно да започне „война на всички срещу всички“, която ще остави човечеството без спътници.

Според британските анализатори вероятността за катастрофално развитие на събитията в космонавтиката нараства, тъй като все повече космически апарати се появяват в орбитата на Земята. Особена опасност представляват спътниковите групировки, състоящи се от хиляди устройства: Starlink, OneWeb, Guo Wang, Project Kuiper и други подобни. Експертите прогнозират, че ефектът на Кеслер е почти неизбежно бъдеще и единственият въпрос е кога точно ще започне верижната реакция в орбита.

По сведения на “Роскосмос” сега в околоземна орбита има космически боклук с обща маса над 7 хиляди тона.

„Ако съберете всичкия космически боклук на орбита около Земята, ще получите повече от седем хиляди тона отпадъци, които се равняват на теглото на товарен влак с повече от 70 вагона“, се казва в изявление на руската държавна корпорация.

Понастоящем всеки ден руската автоматизирана система за предупреждение за опасни ситуации в околоземното пространство получава от три до десет съобщения за близостта на руските космически обекти до потенциално опасни други обекти.

По тази причина все по-голямо значение придобиват станциите за проследяване на потенциално опасни обекти в орбитата на Земята и подобряването на тяхното функциониране. В момента, например повече от 50 лазерни станции за проследяване, разположени по целия свят, наблюдават за фрагменти от космическия боклук, като за подобряване на проследяването се разработват различни системи, включително и с използването на изкуствен интелект и невронни мрежи. Друг перспективен проект в тази насока са станциите на компанията LeoLabs, които вече разполагат с три радиолокационни станции в Аляска, Тексас и Нова Зеландия, като първите две са давали възможност за проследяване на 13 000 обекта, а с пускането на третата – повече от 200 000 обекта с размер до 2 сантиметра.