Šiukšlės kosmose

On 21 January 2001, a Delta 2 third stage, known as a PAM-D (Payload Assist Module - Delta), reentered the atmosphere over the Middle East. The titanium motor casing of the PAM-D, weighing about 70 kg, landed in Saudi Arabia about 240 km from the capital of Riyadh. 1

payload, payload fragmentation debris, payload debris, payload mission related object, rocket body, rocket fragmentation debris, rocket debris, rocket mission related object, unknown – panašu į šiukšlyną

Šiukšlynas

2018 vasario 27 dieną apie Žemę įvairiomis orbitomis (kai kurie orbituoja apie Saulę ir kitas planetas) laksto 18 952 įvairios paskirties ir įvairių šalių palydovai, dalys ir kitos šiukšlės.

vanguard1Pirmasis JAV palydovas Vanguard: pirmasis su Saulės elementais ir vis dar orbituoja

Seniausi, vis dar orbituojantys apie Žemę, yra JAV 1958-1959 metais paleisti 5 orų stebėjimo palydovai Vanguard. Jie orbituoja maždaug 508-2939 km aukštyje aplink Žemę. Ir kol nesugaudys kas – lakios dar ilgai.

Europos kosmoso agentūros (ESA) duomenimis 2017 metų vasarą, nuo 1957 metų buvo paleista per 4900 įvairių objektų ir yra daugiau nei 700 000 objektų, didesnių nei 1 cm. Šie kiekiai ESA paskatino kurti kosmoso šiukšlių surinkimo (space deorbiter) programą.

Situacija

all_evo_type_count

Objektų visose orbitose kiekių evoliucija nuo pirmojo kosminio amžiaus pradžios iki šių dienų

Situacija 2018 sausio 4 dienai pagal JAV Kosmoso stebėjimo tinklo (Space Surveillance Network – SSN) duomenis

* Veikiantys ir neveikiantys; ** Rusijos + Sovietų Sąjungos likučiai; NR nešančiųjų raketų.

SpaceDebrisinLEOŽemose orbitose nuo 200 iki 2 000 km apie Žemę (LEO) orbituojančios kosmoso šiukšlės ir jų kiekiai

SpaceBerisinGEO

Georbitose nuo 2 000 iki 38 000 km apie Žemę (GEO) orbituojančios kosmoso šiukšlės ir jų kiekiai

Vaizdo įraše – debris_in_motion – kosmoso šiukšlės iš visų pusių orbituojančios apie Žemę įvairiuose aukščiuose.

Pagal susitarimą, jau gyvename antrame kosmoso amžiuje, tad laikas rankioti šiukšles ir jas perdirbti. Pirmasis kosmoso amžius truko nuo 1957 metų spalio 4 dienos iki 1991 metų Sovietų Sąjungos subyrėjimo. Antrojo kosmoso amžiaus išskirtinumas – mažiau lėšų kariniam kosmosui ir daugiau komercinių palydovų.

Naudingi kroviniai ir šiukšlės

Aptarkime naudingų krovinių ir kosmoso šiukšlių sąvokas, apimančias orbituojančius dirbtinius objektus apie Žemę. Jų įvairovė didžiulė.
Neatpažinti objektai (unknown) – gali būti bet kurie objektai iš esančių žemiau, tačiau jų kilmė su pradiniu objektu yra neatsekama.
Raketų misijų objektai (rocket mission related objects) – specialiai kaip kosmoso šiukšlės išleisti kosmoso objektai, buvę raketų korpusai. Bendruoju atveju – nešančiųjų raketų gaubtai ir varikliai.
Raketų šiukšlės (rocket debris) – kosmoso objektai, susmulkinti arba netyčia atsiradę iš nešančiųjų raketų korpusų kaip kosminės šiukšlės. Kilmė neaiški, pagal orbitą ar fizines savybes galima nustatyti ryšį su pradiniu objektu.
Raketų fragmentacijų šiukšlės (rocket fragmentation debris) – susiskaldę kosmoso objektai arba netyčia išleisti raketų korpusai kaip kosminės šiukšlės. Pagal kilmę galima atsekti unikalų objektą. Ši klasė apima ir objektus, atsiradusius dėl nešančiųjų raketų sprogimų.
Raketų korpusai (rocket body) – kosminiai objektai, iškeliantys į orbitą naudingą krovinį. Tai yra įvairių nešančiųjų raketų pakopos, išskyrus naudingą krovinį, paleidžiantį kitus naudingus krovinius.
Naudingo krovinio misijų objektai (payload mission related object) – kosminiai objektai, kaip kosmoso šiukšlės, atsiradę naudingo krovinio veikimo metu. Tai gali būti įvairūs optinių prietaisų gaubtai ar astronautų įrankiai.
Naudingo krovinio šiukšles (payload debris) – susmulkinti kosminiai objektai arba netyčinis naudingo krovinio išleidimas kaip kosminės šiukšlės, kurių atsiradimas yra neaiškus, bet orbita ar fizines savybes leidžia nustatyti ryšį su šaltiniu.
Naudingo krovinio fragmentacijų šiukšles (payload fragmentation debris) kosmoso objektų susiskaldymas ar netyčinis jo dalių paleidimas kaip kosminių šiukšlių, pagal kurias galima atsekti unikalų objektą. Ši klasė apima ir objektus, atsiradusius susprogus naudingam kroviniui arba jam susidūrus su kitu naudingu kroviniu ar kitu objektu.
Naudingas krovinys (payload) – objektai kosmose tam tikrą funkcijų vykdymui, išskyrus paleidimo funkciją. Tai apima visus praktinius palydovus, taip pat objektus kalibravimui.

Smulkmenos

Nuo 1957 metų spalio 4 paleista įvairiausių nešančiųjų raketų: ~ 5 250.
Jos į įvairias orbitas apie Žemę iškėlė įvairiausių palydovų ir kitų lakstančių objektų: ~ 7 500.
Orbituoja vis dar: ~ 4 300.
Funkcionuoja vis dar: ~ 1 200.
Objektų nuolaužų, fiksuojamų JAV Kosmoso stebėjimo Tinklu: ~ 23 000.
Objektų, atsiradusių po įvairių susidūrimų, sprogimų ir t.t.: 290.
Visų dirbtinių objektų apie Žemę masė: ~ 7 500 tonų.
Pagal statistinius modelius orbituojančių kosmoso šiukšlių skaičius: 10 cm ~ 29 000; 1 – 10 cm ~ 750 000; 1 cm – 1 mm ~ 166 000 000 (166 milijonai).

Kosmoso šiukšlių bėdų pradžia

Apie kosminės erdvės teršimą pradėta kalbėti dar pirmajame kosmoso amžiuje. Pirmieji buvo JAV NASA mokslininkai, 1981 metais paskelbę dokumentą (Space Debris: AIAA Position Paper, 1981). 1988 metais Europos kosmoso agentūros išleistas panašus dokumentas Space (Debris. ESA SP-1109, 1988).  Nuo 1993 iki 2013 metų ESA organizavo 5 kosmoso šiukšlių (KŠ, Space debris) konferencijas (Proc. 1st European Conf. Space Debris, 1993; Proc. 2nd European Conf. Space Debris, 1997 ir t.t.), JAV administracija kasmet išleidžia KŠ apžvalgas (Orbital Debris…, 1995). Aktyviai dalyvauja ir Rusija, rengianti panašias konferencijas.