Сколько спутников вращается вокруг Земли?

На заре космической эры, в 1950-х годах, спутники, созданные человеком, были редкостью на низкой околоземной орбите (НОО). Но теперь вокруг роятся тысячи спутников Земли и ещё больше ждут, чтобы присоединиться к ним. Но можно ли сосчитать, сколько их там точно?

Сколько сейчас спутников на орбите? Сколько должно присоединиться к ним в ближайшем будущем? И когда все эти спутники сойдут со своей орбиты, какие проблемы они могут вызвать? Ответы на эти и другие вопросы узнало издание LiveScience, а Qbik, как всегда любезно предлагает перевод...

После того, как Советский Союз запустил первый в мире искусственный спутник, в 1957 году, медленный но устойчивый поток спутников пошёл вверх. С тех пор эта скорость резко возросла: в 2020 году на НОО (низкой околоземной орбите) было запущено более 1300 новых спутников, а в 2021 году было запущено более 1400 спутников. По данным Организации Объединенных Наций, по состоянию на сентябрь 2021 года в общей сложности на НОО было около 7500 активных спутников Индекса космических объектов.

Переполненный рынок

Количество спутников на НОО, регионе, который простирается на расстояние до 2000 километров от Земли, будет продолжать расти экспоненциально в ближайшие десятилетия. Это связано с тем, что частные компании создают свои собственные мегасозвездия, каждое из которых содержит тысячи отдельных спутников, используемых для создания более быстрых онлайн-сетей и предоставления ряда других услуг, таких как мониторинг изменения климата.

По словам Аарона Боули, астронома из Университета Британской Колумбии, эта повышенная активность сейчас происходит в основном из-за снижения затрат. «Мы знаем, что SpaceX, OneWeb, Amazon и StarNet / GW [спутниковая сеть Китая] предложили в общей сложности 65 000 спутников, включая все фазы спутниковых программ», — сказал Боули Live Science — «И в общей сложности было предложено более 100 000 спутников», добавил он.

В октябре 2021 года Руанда также объявила о создании собственного мегасозвездия под названием Cinnamon, которое может содержать более 320000 спутников. Неясно, когда этот проект может стать реальностью, но страна запросила разрешение на запуск проекта, говорится в твите Космического агентства Руанды.

Тем не менее, все эти новые спутники связаны с множеством новых проблем, как было подчеркнуто в мае 2021 года в исследовании, проведённом совместно с Боуи и опубликованном в журнале Scientific Reports.

«Это создаёт проблемы с управлением космическим движением, это усугубит распространение космического мусора, это мешает астрономам наблюдать за звёздами, а запуски и возвращение ракет вызывают загрязнение атмосферы», — сказал Боули. «Мы всё ещё пытаемся понять степень воздействия».

Космический транспорт и мусор

По мере того, как в ближайшие десятилетия на орбиту будет выведено всё больше спутников, количество столкновений и последующего образования космического мусора, вероятно, будет стремительно расти. На НОО уже есть не менее 128 миллионов обломков, около 34000 из них имеют размер более 4 дюймов (10 сантиметров).

«Безопасная эксплуатация такого количества спутников станет серьёзной проблемой», - сказал Боули. «Авария на одной конкретной орбите, в результате которой образуется значительное количество космического мусора, может повлиять на широкий спектр орбит».

Столкновения — не единственный источник космического мусора. Спутники также могут выйти из строя из-за длительного воздействия интенсивного ультрафиолетового излучения на НОО.

Космический мусор может нанести значительный ущерб другим спутникам, а также другим космическим кораблям. К примеру, как ранее сообщал Live Science, в июне 2021 года в Международную космическую станцию ​​ударил обломок, пробивший дыру в манипуляторе робота. К счастью, космическая станция и астронавты внутри избежали каких-либо серьезных последствий.

В конце концов, количество спутников на НОО может привести к неконтролируемой цепочке столкновений, которые разбросают космический мусор вокруг НОО до такой степени, что мы не сможем запускать новые ракеты. Этот сценарий известен как синдром Кесслера, и многие астрономы опасаются, что это может помешать человечеству стать многопланетным видом, если мы не сможем держать космический мусор под контролем.

«У эффекта Кесслера не будет явного момента, когда он включится», — сказал Боули. «Скорее, это постепенный переход из-за дисбаланса скорости образования и удаления мусора». Но некоторые данные уже свидетельствуют о том, что активное удаление мусора с НОО необходимо, чтобы избежать усугубления синдрома Кесслера, добавил он.

Однако, по данным Scientific American, удаление космического мусора с НОО является сложной с точки зрения логистики задачей, и до сих пор нет согласованного метода удаления  космического мусора с околоземной орбиты.

Запуск и сход с орбиты

Космическая промышленность имеет гораздо меньший углеродный след, чем другие отрасли, такие как авиационная промышленность. В среднем, запуск ракеты выбрасывает в атмосферу Земли от 220 до 330 тонн (от 200 до 300 метрических тонн) углерода. Для сравнения, средний коммерческий рейс дальнего следования выбрасывает от 2 до 3 тонн (1,8–2,7 метрических тонны) углерода на одного пассажира. Стоит заметить, что таких рейсов в мире осуществляется десятки миллионов ежегодно.

Однако, по данным The Guardian, по мере роста спроса на ракеты, необходимые для запуска спутников, выбросы углерода от запусков ракет ежегодно увеличиваются на 5,6%.

И не только запуски спутников представляют собой экологическую проблему. По словам Боули, поскольку спутники в конечном итоге сходят с орбиты и снова падают на Землю, они также выделяют в атмосферу химические вещества.

Исследование Боули показало, что в будущем возвращение спутников может привести к отложению большего количества определенных элементов, таких как алюминий, в атмосфере Земли. Ученые не уверены, какими могут быть потенциальные последствия этого, но антропогенные изменения химического состава атмосферы, такие как выделение хлорфторуглеродов (ХФУ) из аэрозолей, вызвавших дыру в озоновом слое, обычно ни чем хорошим не заканчиваются.

Более того, когда спутники снова входят в атмосферу, они также могут нанести значительный ущерб самой земле. Однако, современные спутники спроектированы так, чтобы при входе в атмосферу разбиваться на более мелкие части, поэтому на поверхность попадает меньше материала. И, как правило, падающий космический мусор попадает в воду, которая покрывает около 71% поверхности Земли.

Световое загрязнение

В будущем повышенная спутниковая активность будет четко видна с Земли. Металлические объекты будут действовать как зеркала, отражая свет обратно к поверхности Земли, и их огромное количество радикально изменит вид ночного неба.

A исследование светового загрязнения, проведённое в соавторстве Боули, показало что в скором будущем почти 8% света в ночном небе будет исходить именно от спутников. Исследование также показало, что районы около 50 градусов северной и южной широты, такие как Британская Колумбия и Патагония, могут быть более серьезно затронуты спутниковым световым загрязнением, чем другие места, из-за орбит предполагаемых спутников.

«Это настолько фундаментальное изменение нашего взгляда на небо, что оно требует более тщательного изучения», — заявил соавтор исследования Ханно Рейн, астроном из Университета Торонто в Скарборо — «Это коснётся каждого».

По словам Боули, в будущем каждая десятая «звезда» на небе может быть спутником, который «постоянно будет вызывать перестройку неба».

Спутники будут мешать не только любительским наблюдениям за звёздами, но и профессиональным астрономам. «Некоторые астрономические исследования покажут только умеренные воздействия, но влияние на широкопольные исследования может быть значительным», — сказал Боули.

Поиск баланса

Ясно, что прогнозируемая скорость вывода спутников на НОО является неустойчивой, но не стоит забывать, что спутники также предоставляют нам важные услуги. «Мы глубоко связаны со спутниками», — сказал Боули — «Спутники играют важную роль в нашей цепочке поставок, финансовых транзакциях, мониторинге погоды, климатологии, глобальной связи и поисково-спасательных операциях. Поэтому нам нужно найти способ сбалансировать преимущества и последствия».

«Я не думаю, что полная остановка на запусках спутников сработает», - сказал Боули — «Однако было бы разумно замедлить ход событий и отложить размещение 100 000 спутников до тех пор, пока у нас не появятся лучшие международные правила».