Орбитальная механика для незнакомого с ее тонкостями человека выглядит совсем не интуитивно понятной. Учитывая скорости движения космических аппаратов, даже их пролет на расстоянии километра друг от друга считается потенциально опасным. Сейчас половина таких событий — 1600 еженедельно, — происходит с участием спутников группировки Starlink. А в будущем это количество достигнет поистине астрономических масштабов, что изрядно беспокоит профильных специалистов.
Интернет-издание Space.com поинтересовалось мнением ведущего европейского специалиста по этому вопросу. Комментарий дал Хью Льюис (Hugh Lewis), глава Исследовательской группы по астронавтике Саутгемптонского университета (Research Group: Astronautics – University of Southampton). Он регулярно выпускает прогнозы по изменению количества случаев опасного сближения космических аппаратов на основе данных международной системы SOCRATES. Поддержкой этого мощнейшего инструмента в актуальном состоянии занимается организация Celestrack.
По словам Льюиса, в последнее время развивается тревожная ситуация: к моменту развертывания полной группировки телекоммуникационных спутников Starlink (около 12 тысяч аппаратов), они будут вовлечены в 90% всех опасных сближений на околоземной орбите. Уже сейчас каждую неделю происходит порядка 3200 подобных инцидентов, в половине из которых участвуют спутники SpaceX. Причем в 500 случаях из 1600 они пролетают на расстоянии километра или меньше от аппаратов других операторов. Остальное количество — это сближения двух спутников Starlink друг с другом.
И это при том, что аппаратов «мегасозвездия» Starlink на орбите сейчас «всего» чуть более 1650 штук. Для сравнения, ближайший конкурент SpaceX на попроще создания группировок интернет-спутников — компания OneWeb, — вывела пока всего 250 с небольшим аппаратов. Они, в свою очередь, опасно сближаются со спутниками иных операторов, в среднем, по 80 раз в неделю (сколько раз друг с другом Льюис не уточняет).
Серьезность проблемы
Одними из наиболее продвинутых инструментов для наблюдения за космическим мусором и аппаратами на околоземной орбите обладают Космические силы США. Американская сеть космической разведки (U.S. Space Surveillance Network) на данный момент постоянно отслеживает порядка 30 тысяч объектов крупнее 10 сантиметров в поперечнике. В ближайшие годы это количество увеличится десятикратно не только из-за вывода в космос новых спутников, но и благодаря усовершенствованию радаров.
Тем не менее, даже такие точные средства разведки, которыми располагают американские военные (и все пользователи их базы данных), позволяют предсказывать траекторию большинства мелких объектов с погрешностью не менее ста метров. Поэтому сближение на километр уже считается опасным — космический мусор или небольшие спутники могут находиться где угодно в рамках такого виртуального пузыря диаметром в пару сотен метров. Естественно, и корректировку орбиты уворачивающегося аппарата необходимо рассчитывать с большим запасом.
По статистике американской компании Kayhan Space оператор, в ведении которого полсотни спутников, получает около 300 предупреждений об опасных сближениях еженедельно. Это большая нагрузка на сотрудников и она только растет с увеличением рукотворных «созвездий» на околоземной орбите. Kayhan Space занимается созданием программно-аппаратных решений «управления космическим трафиком» для спутниковых операторов и работает с U.S. Space Surveillance Network напрямую. Из вышеупомянутых трехсот предупреждений десяток точно потребует активных действий.
Проблема в том, что уклонение от сближения — это всегда затраты драгоценного топлива. В результате чем больше будет спутников на орбите и чем чаще будут складываться опасные ситуации, тем вероятнее инцидент, когда оператор принимает рискованное решение игнорировать предупреждение. Это совершенно безответственный поступок по мнению Джонатана Макдауэлла (Jonathan McDowell), астрофизика и «охотника за спутниками» из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.
Фактор риска учитывается людьми постоянно, например во время вождения автомобиля, когда оценивается успешность различных маневров. Но на орбите цена ошибки невероятно высока. Во-первых, столкновение безальтернативно приведет к выходу из строя сразу двух аппаратов. А во вторых образовавшийся в результате космический мусор надолго закроет область аварии для использования. Иногда — на десятилетия.
В качестве экстремального примера можно привести орбиты захоронения советских разведывательных спутников системы «Легенда» (750-1000 километров) с ядерными реакторами на борту. Из некоторых аппаратов серии произошла утечка солевого теплоносителя, который замерз и образовал тысячи мелких металлических шариков — настоящая космическая шрапнель. Срок «жизни» всего этого мусора на орбите оценивается в две с половиной сотни лет.
Исторический опыт и перспективы
Но с другой стороны, не все так страшно. Да, безусловно, компания SpaceX несмотря на свой небольшой опыт в деле администрирования спутниковых группировок уже стала фактическим монополистом в этой сфере. И, надо признать, у нее неплохо получается — за два года ни одного по-настоящему серьезного инцидента не произошло. Амбициозная фирма эксцентричного миллиардера разработала и применяет эффективные решения, позволяющие в полуавтоматическом режиме разрешать почти все возникающие потенциальные коллизии.
Хотя такой подход и вызывает некоторые проблемы для отрасли в целом. Например, SpaceX сообщает коллегам по цеху далеко не обо всех маневрах уклонения, которые совершают ее аппараты. А это усложняет прогнозирование развития ситуации на орбите. Тем не менее, прогресс не остановить и у человечества есть только один путь — развивать механизмы регулирования околоземного пространства. Так что алармизм ученых, бесспорно, обоснован, но его стоит воспринимать лишь как призыв ускорить процесс разработки необходимых инструментов.
Люди активно «заселяют» орбиты вокруг Земли уже не первый десяток лет. Но столкновения спутников друг с другом случались всего дважды, а инцидентов, когда космический мусор выводил из строя какой-либо аппарат было ненамного больше. Так что и до появления «мегасозвездий» люди успешно справлялись с контролем обстановки в околоземном пространстве. Теперь лишь потребуется усовершенствовать этот навык цивилизации.