Дуже цікаве запитання поставив один з моїх добрих друзів і проілюстрував його цією фотографією:
«Може, хто зустрічав пояснення, чому коли публікують фото або відео на космічну навколоземну тематику, то рідко коли можна побачити якісь додаткові об'єкти. Ну максимум один, рідко два. А де ж тисячі супутників, не кажучи вже про тонни космічного сміття. Нещодавно навіть була стаття, що пора прибирати зайві об'єкти навколо Землі, бо вони створюють небезпеку для ракет, які злітають. Де це все? Чому фото так романтично чисті?»
Це дуже гарне запитання. Вже непридатні супутники, розгінні блоки, шатли, шматки фюзеляжів, всякі гайки, трубки та інший непотріб (космічне сміття) в більшому своєму обсязі містяться на спеціальних орбітах поховання, які віддалені від робочих орбіт на різні значні відстані.
Небезпека ж космічного сміття полягає в тому, що частина його розташована на сміттєвих орбітах з низькою висотою (на шляху до вищих робочих орбіт) і в тому, що не завжди вдається прибрати сміття з робочої орбіти і неможливо або надзвичайно складно контролювати шматки від штучних космічних об'єктів, які вибухнули під час зіткнення (їх розриває на дрібні частини і вони розлітаються і стикаються з іншими сміттєвими об'єктами, руйнуючись на ще дрібніші фрагменти і т.д.).
Сміття на низьких навколоземних орбітах відстежується, але є технічні межі — розмір об'єкта має бути більше ніж 10 см. Нині відслідковується більше ніж 15 000 подібних об'єктів. А тепер уявіть шматок якогось космічного сплаву з діаметром 10 см, який летить зі швидкістю, що в кілька разів перевищує швидкість кулі. Дійсно небезпечно. А як добре вам вдалося б розглянути, та й навіть просто помітити, артилерійський снаряд, який пролетів би мимо вас? А якщо він летітиме в кілька десятків разів швидше ніж зазвичай? Це перша причина невидимості космічного сміття для людського ока і фотоапарата, але не єдина.
Основні сміттєві орбіти знаходяться на висоті 35 986 км (на 200 км вище геостаціонарної орбіти) і на висоті від 600 до 1000 км (найбільша сміттєва орбіта).
На першій («висотній») розміщуються всі відпрацьовані орбітальні апарати і безпосередньо під нею (на висоті 35 786 км, на 200 км нижче) розташовані тисячі навколоземних супутників. Це геостаціонарна орбіта, найсуворіша за своїми параметрами. Вона розміщується прямо над екватором, на нульовій широті, і на висоті дуже близькій до 35 786 км. Таке строге положення по широті і висоті геостаціонарної орбіти не випадкове, саме на такій висоті і саме на нульовій широті (прямо над екватором) період обертання супутника дорівнює періоду обертання Землі щодо зірок і супутник, перебуваючи на синхронній орбіті, отримує можливість висіти в одній точці над поверхнею нашої планети.
Підбиваємо перший підсумок: геостаціонарна орбіта нижча за найвищу сміттєву орбіту на 200 км і вища за низькоорбітальну сміттєву орбіту на 34 986 км. Не так багато побачиш навіть на відстані 1 км, а тут 200 км і 34 тис. км (про можливості людського зору скажу нижче).
Тепер про низьку навколоземну орбіту (ННО). ННО значно більша у висотному і широтному діапазоні, але теж не нескінченна за своїми розмірами і має вже свої обмеження. Її діапазон висот розміщується в межах від 160 до 2000 км. Саме в цьому діапазоні відбувалися всі космічні польоти людини і саме на ННО розташовуються всі населені космічні станції. Крім нині існуючої МКС (висота орбіти в ап. 418 км), яка належить 15 державам, населених космічних станцій було досить багато і найостанніші — китайські Тяньгун, Тяньгун-1 і Тяньгун-2, які перебували на ННО в період з 2011 до 2019 року.
Хоча діапазон ННО високий (160−2000 км), але орбіти нижче 300 км для супутників не застосовуються, оскільки дуже сильно скорочується термін служби апарата, а тривала експлуатація чого-небудь на висоті нижче 160 км взагалі неможлива через сильний вплив атмосфери. Наприклад, супутники дистанційного зондування Землі (щоб отримувати живлення на сонячні батареї) розміщуються на сонячно-синхронній орбіті з Приполярним нахилом на висоті близько 800 км і приблизно на цій же висоті (трохи нижче) розміщуються телекомунікаційні супутники і т.д.
Підводимо другий підсумок: ННО розміщується в діапазоні від 160 до 2000 км, є найбільш обжитою і наймасовішою за кількістю небезпечних штучних космічних об'єктів. Висота орбіти Міжнародної космічної станції — 418 км (апогей), а висота сміттєвих орбіт (у зоні ННО) — від 600 до 1000 км,
З цієї причини, коли ви бачите фотографії Землі з МКС, то можете помітити лише деякі випадкові супутники, які можуть потрапити в кадр.
Потрібно відзначити ще один дуже важливий факт. На цей момент шматків космічного сміття, які можна побачити за допомогою технічних засобів (розмір має бути не менше 10 см) і за якими ведеться спостереження, трохи більше 15 000. 15 000 того, що можна побачити.
Давайте розрахуємо площу кулі з діаметром від центру Землі до межі найнижчої сміттєвої орбіти (вона починається на висоті 600 км). Середній радіус Землі — 6371 км і плюс 600 км до нижньої межі: 6971 км. S = 4 π R2 = 4 π 6 9712 ≈ 610 660 655 кв. км.
Розкидайте 15 000 шматків розміром від 10 см на площі 610 660 655 квадратних кілометрів, і ви побачите, що на один фрагмент припадає 40 710 квадратних кілометрів.
Як часто вам зустрічатимуться шматки на такій площі? А якщо вони ще й будуть летіти з неймовірно великою швидкістю? Звичайно, вони всі розподілені не так рівномірно, але ентропію ніхто не відміняв, і вони постійно прагнуть до цього.
Тепер про можливості людського зору. Кутова роздільна здатність людського ока становить 1−2' (приблизно 0,02°--0,03°), що відповідає величині об'єкта в 30−60 см на дистанції в 1 км. Дуже слабо.
Ось чому знімки з МКС в бік Землі так романтично чисті.
Текст опубліковано з дозволу автора
Приєднуйтесь до нашого телеграм-каналу Мнения НВ