Приберіть за собою орбіту. Як і чому стартапам доводиться боротися з космічним сміттям
Режим читання збільшує текст, прибирає всю зайву інформацію зі сторінки і дозволяє зосередитися на матеріалі. Тут ви можете вимкнути його в будь-який момент.
Прибирати сміття на орбіті — значно складніше, ніж галявину після пікніка. Неробочі супутники, використані ступені ракет, уламки від зіткнень, паливні баки після вибуху — все це не просто залишається літати у космосі, а має конкретні наслідки.
Журналістка Vector Олена Коваль вирішила дослідити чистоту орбіти й дізналася, як через сміття ми можемо залишитись без інтернету, що таке ефект Кесслера та хто готовий прибирати космос.
Хто смітить у космосі та які це має наслідки
Коли ракети вирушають у простір, від них від’єднуються ступені, супутники через роки втрачають дієздатність, як і вся техніка. А космонавти можуть губити інструменти під час виходів у відкритий космос.
Зараз на орбіті Землі відстежується близько 20 000 об’єктів, а також мільйони невідстежуваних уламків. Вони особливо зосереджені на низькій навколоземній орбіті (2000 км над Землею), де працює багато супутників зв’язку та спостереження за Землею.
Космічне сміття на навколоземній орбіті рухається з надзвичайно високою швидкістю — до 25-28000 км/год (майже як балістика). Менші фрагменти можуть рухатися ще швидше — 36-54 000 км/год. Тож навіть крихітні його уламки перетворюються на небезпечні снаряди і вони здатні пошкодити або знищити чинні супутники та космічні апарати.
Якщо ж пошкодити супутники чи сонячні панелі, скорочується термін їхнього використання. Також сміття загрожує пілотованим космічним апаратам, наприклад, МКС. Від нього повністю не врятує навіть захисне екранування.
Відповідно зони роботи для супутників зменшуються, а це впливає на дослідження. Місії до Місяця чи Марсу вже стають більш небезпечними та дорогими.
Сміття впливає не лише на космос, але й на Землю. Щорічно в нашу атмосферу потрапляє приблизно 80 тонн уламків. Хоча більшість з них розпадається без шкоди, у процесі виділяються хімічні речовини, що можуть руйнувати озоновий шар і забруднювати атмосферу.
У рідкісних випадках більші уламки витримують повернення в атмосферу і завдають шкоди на землі. Наприклад, металеві уламки з МКС пошкоджують майно.
Сміття породжує сміття. Ефект Кесслера
Це теоретичний сценарій, якого вже потихеньку починають боятись. Його ще називають каскадом зіткнень та порівнюють зі сніговою кулею. Уявімо, що об’єктів на низькій навколоземній орбіті стало настільки багато через космічне сміття, що зіткнення між ними викликають каскадний ефект. Вони породжують ще більше сміття, що призводить до ще більшої кількості зіткнень. Виходить ланцюгова реакція.
Головним наслідком ефекту Кесслера є те, що він може зробити ключові орбітальні регіони непридатними для супутників і космічних місій. А це серйозно порушить роботу супутникових служб — зв’язку, інтернету, телебачення та GPS.
Через цей ефект стійкість космічної діяльності похитнеться на декілька поколінь, а апарати стане запускати складно і досить дорого. Тому так важливо управляти рухом у космосі, запобігати зіткненням і знаходити стратегії, щоб зменшити кількість сміття.
Те, що ефект Кесслера може стати реальністю, підтвердив випадок 2009 року. Тоді зіткнулися російський військовий супутник та супутник зв’язку, в результаті цього утворилося близько 1800 уламків (росіяни всюди смітять).
Впоратися з невеликою кількістю уламків може атмосферне гальмування. Але моделювання NASA показує, що середовище космічного сміття стало нестабільним. А це означає, що уламки від майбутніх зіткнень будуть накопичуватися швидше, ніж гальмування може їх прибрати. Тому потрібне активне втручання.
Хто прибере орбіту
Проте сміття на орбіті напризволяще ніхто не залишає. Вже є стартапи, які готуються прибирати у космосі. Ринок моніторингу та його видалення у 2024 році оцінили у понад трильйон доларів. І є прогнози, що він буде зростати у період з 2025 до 2035-го на 7,93% щороку. І у 2035 році сягне близько $2,3 трлн.
Північну Америку називають ринком, на якому очікують найбільший попит з моніторингу і видалення космічного сміття. А найшвидше зростання відповідних компаній прогнозують у Європі.
Стартапи-клінери
ClearSpace почав першим створювати технології для видалення космічного сміття й обслуговування на орбіті. Це стартап, спін-оф Швейцарського федерального технологічного інституту Лозанни.
ClearSpace One, рішення стартапу для малих супутників, знаходить, захоплює та видаляє штучне космічне сміття. Перша місія стартапу — видалити PROBA-1, нечинний супутник ESA на низькій навколоземній орбіті. Його захоплять за допомогою роботизованого «космічного кігтя». А потім скерують його на руйнівне повернення в атмосферу Землі, де і супутник, і апарат ClearSpace безпечно згорять.
Контракт на місію ClearSpace-1 оцінюють у 86 млн євро, а запуск заплановано на 2026 рік на ракеті Vega-C.
ClearSpace планує й інші місії та позиціює себе як європейського лідера у розв’язанні проблеми космічного сміття.
- Astroscale Holdings — японський стартап, що також має готове рішення — обслуговування на орбіті (On-Orbit Servicing). Зокрема, це послуги завершення терміну експлуатації апаратів та активне видалення сміття. Це відбувається завдяки магнітному захопленню та автономній навігації.
Компанія вже провела демонстраційну місію ELSA-d, щоб перевірити ключові технології для очищення орбіти. Astroscale Holdings співпрацює з Японським агентством аерокосмічних досліджень (JAXA), має місію видалити японський ракетний корпус.
- Obruta Space Solutions — канадський стартап, який вже має готовий продукт. Його протестували на борту МКС та підтвердили, що технологія готова видаляти сміття з орбіти.
Технологія стартапу — видалення сміття за допомогою прив’язної сітки, за допомогою неї виводять з орбіти неробочі об’єкти та уламки. Сітка одноразова, проте її розгортають з більшого сервісного космічного апарата, і місій за один політ можна здійснити декілька.
Obruta — приватна компанія, яку підтримують кілька інкубаторів та акселераторів. Зокрема Creative Destruction Lab, Hyperspace Challenge та The Catalyst Accelerator Colorado Springs. У березні 2025 року Obruta отримала $350 000 від Програми розвитку космічних технологій Канадського космічного агентства. Ці кошти підуть на розвиток систем автономної навігації космічних апаратів на базі ШІ та систем комп’ютерного зору.
- D-Orbit — італійська компанія, що спеціалізується на космічній логістиці та транспорті. Зокрема на виведенні з орбіти супутників, що відслужили свій термін, видаленні сміття та оптимізації доставки супутників на орбіту.
Флагманським продуктом компанії є Deorbit Kit — автономна рушійна система, яку можна додати до супутників будь-якого розміру, щоб забезпечити їхнє виведення з орбіти після завершення місії. Ця технологія наразі розробляється, її профінансували на 2,2 млрд євро в межах Програми космічної безпеки (S2P) Європейського космічного агентства (ESA).
Також для ESA D-Orbit працює над місією з видалення сміття ClearSpace-1 в інтеграції з ClearSpace.
- Airbus SAS — велика європейська аерокосмічна корпорація, що має потужну та різноманітну присутність у галузі космічних технологій та супутникових систем. Компанія постачає оперативні космічні апарати: супутники спостереження за Землею (наприклад, Sentinel-2, MetOp), телекомунікаційні супутники (Eutelsat, OneWeb) та апарати для досліджень. Наприклад, Earth Return Orbiter до Марса та місію JUICE до Юпітера.
Паралельно Airbus SAS працює над очищенням космічного сміття. Компанія внесла три основні технології ADR (активного видалення сміття): сітку для захоплення сміття, гарпун для фіксації цілей та навігаційну систему на основі візуального контролю, що дозволяє апарату самостійно наближатися до сміття та захоплювати його.
Технологія сітки показала перше в історії успішне захоплення імітованого сміття на орбіті. Проєкт фінансується Європейською комісією.
Airbus також розробив гальмівне вітрило, що розгортається в кінці місії, щоб прискорити виведення космічного апарата з орбіти. І запобігти його перетворенню на сміття.
Космічні та земні цвинтарі для супутників
Ще один спосіб запобігти поширенню сміття у космосі — відправити його у засвіти. Існують цвинтарі, куди після закінчення терміну експлуатації навмисно посилають космічні апарати, що вийшли з ладу.
Супутники з геостаціонарної орбіти (36 000 км над Землею) після завершення служби переміщують на «орбіту-кладовище», розташовану на сотні кілометрів вище і далеко від траєкторій активних апаратів. «Мертві» супутники розпадаються на космічному цвинтарі сотні або й тисячі років. І виведення ізолює їх від критичних орбіт місій.
Контрольоване повернення в атмосферу і на Землю
Проте з низької навколоземної орбіти космічні апарати відправити на цвинтар не вдається. Тому їх контрольовано повертають в атмосферу Землі так, щоб максимально збільшити згоряння внаслідок інтенсивного нагрівання від тертя. Будь-які залишки уламків падають у віддалені райони океану, щоб мінімізувати ризик для людей та інфраструктури.
Найвідомішим місцем падіння є кладовище космічних апаратів, розташоване в південній частині Тихого океану поблизу «Точки Немо». Це океанічний полюс недоступності — точка в океані, найвіддаленіша від будь-якої суші. Цей абсолютно відлюдний регіон вибрали спеціально, щоб мінімізувати шкоду, якщо уламки витримають повернення.
Рішення щодо таких кладовищ приймають агентства провідних космічних держав, наприклад, NASA або ESA. Вони та їхні міжнародні партнери координують плани повернення та утилізації неробочих апаратів. Вибір місця для кладовищ узгоджують з Управлінням ООН з питань космічного простору.
Міжнародні норми та практики
Будь-яка утилізація не відбувається навмання, існують стандарти та міжнародні норми. Наприклад, від ISO та Міжвідомчого комітету з координації космічного сміття (IADC). Вони рекомендують контрольовано повертати апарати в атмосферу або розміщувати на орбіті-кладовищі протягом 25 років після завершення місії.
Космічні апарати також пасивують — деактивують їхні джерела накопиченої енергії. Це допомагає уникнути випадкових вибухів, які можуть утворити уламки. Наприклад, космічну станцію «Мир» та кілька станцій «Салют» вивели з орбіти, щоб вони розбилися на кладовищі апаратів у південній частині Тихого океану.
Багато вантажних апаратів, що доставляють вантажі на Міжнародну космічну станцію, спроєктовані таким чином, щоб згоріти під час контрольованого повернення в атмосферу над віддаленими океанськими районами.
Наразі немає прямих міжнародних правових санкцій, що стосуються конкретно «засмічення» на орбіті. Принципи IADC базуються на добровільному дотриманні стандартів, їх називають «м’яким правом».
Однак відповідно до чинного космічного права, зокрема Договору про космос 1967 року та Конвенції про відповідальність, країна, що запускає космічний об’єкт, залишається відповідальною за будь-які збитки, ним спричинені. Зокрема й збитки через сміття, що походить від нього.
Чи впаде космічне сміття нам на голови
Ризик того, що воно впаде комусь на голову, значно менший, ніж удар блискавки. Таке може статися, якщо великі уламки з титану або нержавіючої сталі неконтрольовано повернуться на Землю. Проте більшість космічного сміття згорить в атмосфері під час падіння. А 75% великих неробочих об’єктів вже повернули з орбіти.
Прямі ризики невеликі, проте тримаємо кулачки, щоб ефект Кесслера не відбувся і ми не залишилися без інтернету.
Поки що стартапи, які планують прибирати орбіту, не надто швидко рухаються, але деякі показують свою готовність. Проте все починається з малого. Можливо, через роки з’являться волонтери, які так само як зараз прибирають ліси чи парки, розчищатимуть космос від сміття.
Більше про це
Чому ми ліземо на Марс: як за 70 років космос перетворився з поля битви на VIP-курорт
Будь-яку статтю можна зберегти в закладки на сайті, щоб прочитати її пізніше.
Партнерські матеріали
