El procés d'exploració espacial, que pràcticament va començar a mitjans del segle XX, se sol presentar en positiu com una nova etapa en el desenvolupament del coneixement científic i tecnològic. Tanmateix, ja després del llançament del primer satèl·lit, va començar un procés negatiu completament diferent en paral·lel, associat a l'obstrucció de les òrbites properes a la Terra. Els residus artificials a l'espai representen una sèrie d'amenaces tant per a les naus espacials com per a la Terra.
Fonts de deixalles espacials
Les escombraries en aquest cas es refereixen a derivats de naturalesa artificial, que són molt diversos, però estan associats a l'activitat humana directa. Per exemple, els meteoroides naturals no representen una amenaça, a diferència dels residus artificials, que suposen amenaces a causa de la seva llarga estada a l'òrbita terrestre baixa.
Llavors, d'on provenen les deixalles perilloses a l'espai? La majoria ho ésgenerats durant els llançaments de satèl·lits i els llançaments d' altres vehicles a l'òrbita. En aquests processos hi intervenen necessàriament vaixells tripulats o automàtics acompanyants, que deixen enrere objectes tècnics i consumibles. La font més perillosa de contaminació d'aquest tipus és la destrucció de satèl·lits i vaixells en òrbita, com a resultat de la qual els equips no gestionats i les parts estructurals de les aeronaus romanen a l'espai. Per si mateixos, els fragments després dels xocs d'equips o en el procés d'alliberament previst de residus no representen una amenaça greu en un sol nombre. Tanmateix, amb l'acumulació a llarg termini, es formen objectes grans, sovint amb un alt potencial radioactiu, cosa que dificulta la seva destrucció.
Un paper important en els processos de formació de deixalles perilloses té l'efecte de la degradació "d'edat" dels residus dels objectes espacials en un entorn agressiu. Les mateixes acumulacions de deixalles es veuen afectades negativament per la pols còsmica, la radiació, les temperatures extremes, l'oxidació de l'oxigen, etc. Per tant, s'ha de tractar no només amb elements físics que suposen una amenaça de col·lisió, sinó amb materials incontrolats i explosius que augmenten el risc. de desastres.
Vigilància de les deixalles espacials
Els perills existents associats a la presència de deixalles espacials també requereixen una investigació constant sobre les òrbites properes a la Terra. Els dispositius especials escanegen residus artificials segons diverses característiques, com ara la mida, la massa, la forma, la velocitat,trajectòria, composició, etc. En funció de la distància a la Terra, s'utilitzen determinats equips. Per exemple, l'òrbita terrestre baixa del sistema LEO cobreix convencionalment una distància de 100 a 2000 km. En aquest espectre operen enginyeria de ràdio, radar, òptica, optoelectrònica, làser i altres dispositius per a l'observació de les deixalles espacials. Al mateix temps, s'estan desenvolupant algorismes especials per analitzar la informació rebuda en aquests dispositius. Per combinar un conjunt de dades fragmentades, s'utilitzen models computacionals matemàtics complexos, que donen una imatge relativament completa del que està passant en una àrea d'observació determinada.
Malgrat l'ús de mètodes de supervisió d' alta tecnologia, encara hi ha problemes per fer el seguiment de partícules petites d'uns pocs mil·límetres. Aquests fragments només es poden estudiar parcialment mitjançant sensors a bord, però això no és suficient per obtenir informació completa, per exemple, sobre la composició química de l'objecte. Una de les direccions per controlar aquestes partícules és l'anomenada mesura passiva. En un moment, segons aquest principi, es van estudiar els components de l'estació espacial Mir retornada a la Terra. L'essència d'aquesta tecnologia és registrar els impactes de les partícules estudiades a la superfície de l'aparell en espais oberts. Als laboratoris s'han analitzat diferents tipus de danys, que han permès obtenir informació addicional sobre les deixalles espacials. Avui, equips de cosmonautes estan treballant en aquest camí d'investigació directament en òrbita, inspeccionant les superfícies de les naus espacials en funcionament.
Distribució de runes a l'espai proper a la Terra
La supervisió de l'espai exterior indica una distribució desigual de deixalles de diferents tipus a les òrbites. Els cúmuls més grans s'observen a la regió d'òrbita baixa; en particular, en comparació amb òrbites altes, la diferència de densitat pot ser mil vegades. Al mateix temps, hi ha una relació entre la densitat de cúmuls i la mida de les partícules. La densitat espacial dels residus de mida mitjana sol ser més baixa en òrbites altes que en òrbites baixes en una proporció menor en comparació amb els elements de gra gruixut.
Les característiques de la distribució de les deixalles espacials al voltant de la Terra estan influenciades per una sèrie de factors, entre els quals es troben les característiques d'origen. Per exemple, els petits fragments formats com a resultat de la destrucció de parts de l'estació o dels satèl·lits tenen vectors de velocitat inestables. Pel que fa als grans enderrocs, per la seva elevada dinàmica és capaç d'assolir altituds de fins a 20.000 km, i també estendre's per l'anell geoestacionari. Al nivell dels 2000 km, hi ha una distribució desigual amb punts d'augment de densitat als 1000 i 1500 km en particular. Per cert, l'òrbita geoestacionària és la més obstruïda, i a la seva àrea es registra una alta tendència de deixalles a la deriva.
Tendències de desenvolupament de deixalles espacials
Els científics espacials estan més preocupats per les amenaces potencials que no pas per les actualsresidus a les òrbites terrestres. De moment, els estudis suggereixen un augment de la taxa de contaminació en un 4-5% anual. A més, el paper dels llançaments de naus espacials encara no s'ha avaluat de manera fiable pel que fa al creixement de la població de cossos estranys en diferents òrbites. Els objectes grans són susceptibles de pronosticar, però, com ja s'ha assenyalat, la informació limitada sobre petits residus fins i tot a l'espai proper no ens permet parlar amb un alt grau d'objectivitat sobre les característiques de les deixalles massives. Malgrat això, els científics treuen dues conclusions inequívoques sobre els petits residus:
- El volum de petites partícules que es formen com a resultat de la destrucció augmenta constantment amb l'augment del nombre de col·lisions. Tant en condicions de laboratori com en estudis teòrics, es va demostrar que els petits fragments constitueixen una proporció important d'elements separats dels objectes de destrucció.
- Les partícules molt petites en forma dels mateixos productes de col·lisió són més susceptibles als efectes negatius de les forces externes. L'efecte de la degradació quan els residus es troben en condicions agressives durant molt de temps redueix la probabilitat d'una avaluació fiable del futur d'aquestes acumulacions.
Òbviament, els problemes de trobar runes a l'espai només empitjoraran, la qual cosa requereix l'adopció de les mesures adequades. Però fins i tot amb un tancament complet dels projectes relacionats amb l'espai, l'òrbita terrestre continuarà obstruïda com a resultat de la col·lisió d'elements contaminants existents amb partícules naturals. Per inèrcia, aquest procés continuarà almenys durant 100 mésanys.
Tipus d'efectes de la contaminació espacial
Les conseqüències negatives més perilloses de la influència de les deixalles espacials inclouen les següents:
- Danys ecològics a la Terra. En si mateixa, la presència de restes tecnogèniques dins de l'òrbita propera a la Terra comporta un canvi en el fons ecològic i viola la puresa original del medi. Segons els astrònoms-observadors, el procés de reducció de la transparència de l'espai proper a la Terra ja avança, fet que també explica la presència d'interferències amb el funcionament dels equips de ràdio. Directament per a la Terra, es pot notar el perill de caiguda de components amb materials combustibles que garanteixen el funcionament dels motors a reacció.
- Enderrocs que cauen a la Terra. Fins i tot sense un efecte radioactiu, la caiguda de residus artificials des de l'espai proper pot tenir conseqüències catastròfiques. Fins ara, els objectes aterrats més grans tenien una massa de no més de 100 tones, però això no suposava una amenaça greu per al planeta. D' altra banda, a mesura que augmenta la intensitat de l'obstrucció de l'òrbita terrestre, aquest escenari es tornarà cada cop més desolador.
- Perill de col·lisió espacial. No subestimeu el dany de les deixalles espacials per als equips utilitzats en el suport de vol. Els mateixos impactes de partícules grans i petites poden provocar interrupcions importants en el funcionament dels dispositius, i els grans accidents posen en perill les perspectives d'execució de projectes ambiciosos i costosos.
Sistemes d'avaluació de danys per xocescombraries
En primer lloc, la pràctica ja establerta d'analitzar els efectes a la superfície de les naus espacials s'aplica mitjançant un examen extern per part dels mateixos cosmonautes. Com s'ha esmentat anteriorment, els resultats d'aquests estudis es poden utilitzar encara més per determinar les característiques de les escombraries. Tanmateix, la informació analítica més precisa la proporcionen només les proves de laboratori en què els materials objectiu es veuen afectats artificialment. La imitació d'una col·lisió d'equips amb deixalles a l'espai es realitza mitjançant impactes d' alta velocitat. A més, mitjançant modelització informàtica i digital, les dades obtingudes es processen amb una anàlisi de les característiques del dany i la mecànica de l'impacte sobre l'objecte objectiu. Entre els principals indicadors hi ha propietats com la força, la preservació de la funcionalitat, la supervivència dels components individuals, el grau de fragmentació, etc.
Determinació del nivell d'amenaça de les deixalles espacials
Fins i tot en les etapes de disseny d'estacions orbitals i complexos espacials, es té en compte la possibilitat de col·lisió amb diversos tipus de deixalles. Per calcular la fiabilitat del disseny òptima, s'utilitzen dades sobre l'entorn específic on s'utilitzarà el dispositiu. Al mateix temps, la inexactitud dels mètodes experimentals i analítics per avaluar les amenaces continua sent un problema important. Els residus a l'espai només es poden examinar amb un cert grau de supòsits, cosa que dificulta que els dissenyadors preparin correctament els vehicles per a col·lisions a gran velocitat. PerPer a una avaluació aproximada de l'amenaça, s'utilitza el concepte de fluxos generals de deixalles espacials, que potencialment es poden trobar a la trajectòria de la nau espacial. Es mostren més dades sobre la densitat de flux, la velocitat, els angles d'atac i el nombre d'impactes esperats.
Maneres de reduir les amenaces de les runes a l'espai
El nivell relativament baix de seguiment i caracterització de les deixalles espacials amb la seva predicció és només una part del problema. En l'etapa actual, els especialistes s'enfronten a una sèrie de problemes relacionats amb la reducció dels riscos de l'impacte negatiu dels residus artificials a l'espai exterior. Avui, s'estan plantejant dues direccions per resoldre aquest problema. En primer lloc, es tracta d'una reducció general dels vols, així com de la minimització dels processos tecnològics que condueixen a l'obstrucció d'òrbites a diferents nivells. En segon lloc, podem parlar de l'optimització estructural dels vehicles amb la reducció de peces que potencialment podrien convertir-se en deixalles espacials. Actualment, en els sistemes de control espacial es dedica especial atenció a la contaminació amb substàncies radioactives. Això es refereix a la minimització dels productes d'escapament del motor fins a la transició a recursos de combustible fonamentalment nous.
Perspectives per a la lluita contra les runes a l'espai proper
El treball actiu cap a la regulació de les activitats espacials a nivell mundial dóna motius per a l'optimisme a l'hora d'avaluar l'evolució de la situació en el futur. L'actitud acurada cap a la neteja dels entorns orbitals s'inclou en els conceptes de programes estratègics dels estats més grans, que contribueixenla major contribució a la lluita contra les runes a l'espai. La neteja i eliminació de partícules petites i grans a les òrbites de polígons és una de les àrees clau en la neteja de l'espai de la contaminació provocada per l'home, però encara no hi ha mètodes efectius per implementar aquest concepte. Aquesta és una tasca tecnològicament difícil, de manera que l'èmfasi principal de moment encara està en les maneres d'optimitzar les activitats humanes a l'espai.
Conclusió
Una de les maneres radicals de resoldre els problemes de deixalles espacials és deixar completament de llançar estacions orbitals i satèl·lits fins que apareguin nous mitjans més assequibles per netejar l'entorn proper a la Terra. Però aquesta direcció també és utòpica per diverses raons econòmiques i tecnològiques. No obstant això, hi ha requisits previs per canviar la situació a millor. Fins i tot si mireu diverses dècades enrere, podeu notar canvis fonamentals en l'actitud de la mateixa persona davant aquest problema. Per tant, si durant el funcionament de l'estació espacial Mir, la pràctica habitual era l'alliberament directe dels productes de rebuig de la tripulació, avui això és impossible d'imaginar. Cada cop s'estan introduint normes més estrictes per regular els processos d'estar a l'espai exterior. Així ho demostren també les convencions internacionals, segons les quals els països que participen en activitats espacials estan obligats a adherir-se als principis de reduir l'impacte negatiu sobre la situació ecològica en l'entorn proper a la Terra.
