На околоземную орбиту запущено почти 30 тыс. спутников, и их количество продолжает быстро расти. Специалист из Бирмингемского университета (Великобритания) выяснил, что, если группировка становится слишком большой, столкновения создают лавину обломков, которая только нарастает. Работа опубликована на платформе arXiv.
Основной источник проблемы — бурное развитие коммерческих космических сетей, предназначенных для глобального доступа в интернет и других услуг. Если все поданные заявки в ближайшее время будут одобрены, общее число спутников на орбите может приблизиться к 1,7 млн. При этом большинство существующих оценок безопасности рассматривают риски только для отдельных аппаратов, полностью игнорируя совокупную опасность целых группировок.
Хью Льюис, автор исследования и профессор астронавтики, разработал математическую модель, которая учитывает частоту прохождения спутников и обломков через заданную точку, способность аппаратов уклоняться от столкновений и скорость их схода с орбиты после завершения миссии. Модель применили к 16 реальным группировкам — как планируемым, так и уже действующим. Оказалось, что шесть из них уже превысили порог неустойчивости, при котором обломки начинают накапливаться неконтролируемо, а еще три находятся в нестабильной зоне с постепенным ростом мусора.
Угроза возникает не только у крупнейших систем. В одной группировке из нескольких сотен спутников нестабильность была вызвана особенностями расположения орбит. А один флот очень маленьких аппаратов перешел в режим неуправляемого роста обломков просто потому, что они были слишком малы, чтобы нести двигатели для уклонения от столкновений.
Согласно расчетам, многие риски можно снизить сравнительно простыми изменениями в конструкции. Например, увеличить аэродинамическое сопротивление, чтобы спутники быстрее покидали орбиту после завершения работы, или продлить их активный срок службы, сократив тем самым число запусков по замене. Такие меры помогли бы стабилизировать ситуацию без кардинальной смены технологий.
Поскольку общепринятые стандарты для оценки безопасности целых группировок пока отсутствуют, предложенная методика дает регуляторам практический инструмент. Она позволяет выявлять опасные проекты еще на этапе планирования и не допускать их до запуска, сохраняя околоземное пространство пригодным для спутников, от которых зависят навигация, связь и прогнозы погоды.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что астероид Апофис может столкнуться с околоземным космическим мусором.