Хотя вероятность того, что фрагменты ракеты космического назначения «вернутся» на Землю, ранят или убьют кого-то, невелика, а большинство из них, скорее всего, упадут в океан или где-нибудь в безопасном месте, исследователи предупреждают: риски со временем повышаются.
Существует десятипроцентная вероятность того, что обломки выведенной в космос ракеты упадут на Землю после ее неконтролируемого входа в атмосферу, показало исследование ученых из Университета Британской Колумбии (Ванкувер, Канада), опубликованное в журнале Nature Astronomy.
По данным авторов работы, в 2020 году как минимум после 60% запусков на низкую околоземную орбиту корпуса ракет оставались там в течение нескольких дней, месяцев или даже лет, в итоге представляя опасность столкновения со спутниками, падения и гибели людей на земле, море и в самолетах. Долгое время этому не придавали значения, однако космических стартов становится все больше, как и космического мусора.
За примерами не нужно далеко ходить: в мае 2020 года 18-тонная основная ступень китайской ракеты «Чанчжэн-5Б» неконтролируемо вошла в плотные слои атмосферы нашей планеты после вывода на орбиту прототипа пилотируемого корабля нового поколения. Обломки корпуса упали на две деревни в Западной Африке, повредив несколько зданий. Спустя год, весной 2021-го, Пекин запустил тяжелую «Чанчжэн-5»: она успешно вывела на НОО первый модуль новой китайской космической станции «Тяньгун». Фрагменты упали в Индийский океан, хотя большая часть сгорела.
По словам ученых, эти две ступени были самыми тяжелыми объектами, которые неконтролируемо вернулись на нашу планету, — со времен советской станции «Салют-7» в 1991 году, когда она на скорости свыше 30 тысяч километров вошла в атмосферу Земли. Конечно, в случае с китайскими запусками Соединенные Штаты поспешили сразу обвинить Поднебесную.
«Но нет международного консенсуса по поводу приемлемого уровня риска, и другие космические державы, включая США, делают аналогичный выбор в отношении неконтролируемых входов в атмосферу», — отметили исследователи, припомнив 2016 год, когда ракета SpaceX вошла в атмосферу над территорией Индонезии.
В Соединенных Штатах к космическим запускам применяют стандартные методы предотвращения образования орбитального мусора (ODMSP): риск несчастных случаев от выхода ракеты в атмосферу должен быть ниже порогового значения 1 к 10 000 (тем не менее ученые называют его не имеющим особого смысла в эпоху, когда есть возможность создавать многоразовые носители). И порой на требования закрывают глаза. Так, американские Военно-воздушные силы отказались от ODMSP в 37 запусках 66, проведенных по их заказу с 2011 по 2018 год. Аргументом стало то, что заменять ракеты, не соответствующие правилам, слишком дорого. NASA, в свою очередь, пренебрегало требованиями семь раз с 2008 по 2018 год, в том числе во время старта Atlas V в 2015-м, когда риск несчастных случаев оценивали в 1 к 600.
«Последствия запуска зависят от модели носителя. У некоторых есть «ускорители», которые сбрасываются суборбитально и обычно в океан. <…> Если основная ступень достигает орбиты, ее либо оставляют там (как в случае с «Чанчжэн-5В»), либо возвращают обратно управляемо. Когда ступень выводят с достаточно низким перигеем, сопротивление газа постепенно снижает ее высоту и в итоге приводит к неконтролируемому повторному входу в атмосферу, что может произойти в любой точке траектории полета. Напротив, при контролируемом входе в атмосферу с орбиты задействуют двигатель, чтобы направить ступень в удаленный район океана либо другую безопасную зону», — рассказывается в статье.
Авторы использовали общедоступные данные о плотности населения, отчеты по запускам ракет, наклонении орбиты и космическом мусоре за 30 лет, чтобы рассчитать приблизительное число жертв из-за падения обломков такого рода. С мая 1992-го по 5 мая 2022-го с орбиты сошло более полутора тысяч созданных человеком объектов: из них свыше 70% сделали это неконтролируемо. Вход в атмосферу считался неуправляемым, если промежуток времени между датами запуска и входа в атмосферу превышал неделю.
Ученые сфокусировались на фрагментах носителей, которые остаются частично неповрежденными и представляют опасность для людей. Расчеты показали, что если по итогу каждого неконтролируемого входа в атмосферу обломки оказываются разбросанными на площади в десть квадратных метров, в течение следующего десятилетия с вероятностью в 10% произойдет один или несколько связанных с этим несчастных случаев — непосредственно на земле, море или в летящем самолете.
В особой зоне риска оказались Джакарта и Дакка — столицы и крупнейшие города Индонезии и Бангладеш соответственно, — а также Лагос, морские врата Нигерии. Шансы на то, что ракетные обломки упадут на их жителей, были в три раза выше, чем для Нью-Йорка, Пекина и Москвы. Однако, как отмечают авторы исследования, обе оценки консервативны, поскольку число запусков быстро растет.
Так как уже существуют технологии повторного входа и при этом управляемого спуска, единственное, чего нам не хватает, — коллективной воли использовать такие разработки из-за связанных с ними затрат. «Недавний прогресс в технологиях и дизайне миссий делает большинство неконтролируемых повторных входов в атмосферу ненужными, но государства и компании, проводящие пуски, не хотят обрекать себя на расходы. Поэтому правительства, чье население подвергается риску, должны потребовать, чтобы крупные космические державы действовали сообща, санкционировав управляемые входы ракет в атмосферу, а несоблюдения требований должны иметь значимые последствия», — подытожили ученые.
