Alçak dünya yörüngesi nasıl bir çöp yığınına dönüşüyor?

2024 Yazar: Seth Attwood | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 16:18

İnsanın çöp izi uzun zamandır gezegenin ötesine, uzaya kadar uzanıyor. Eylemciler ve politikacılar Dünya'daki evsel atıklarla ne yapacaklarına karar verirken, kullanılmış tonlarca ekipman yörüngelerde birikiyor.

Uzay çöplüklerinin neyden yapıldığını, nerede bulunduklarını ve "göksel" enkazın başımıza düşüp düşmeyeceğini anlayalım (spoiler: bu zaten oldu).

Uzayda ne tür bir çöp uçuyor?

Uzay çağı 1957'de ilk yapay uydunun fırlatılmasıyla başladı. O zamandan beri insanlık birçok roket fırlattı ve yaklaşık 11.000 uyduyu yörüngeye yerleştirdi. Son yıllarda, uzay görevlerinin sayısı önemli ölçüde arttı. Artık dünyaya yakın uzay sadece devletler tarafından araştırılmıyor - özel firmalar ve kar amacı gütmeyen kuruluşlar işe katıldı. Yörüngelerdeki yük artıyor.

Dünyaya yakın uzaydaki nesnelerin sayısı nasıl değişti?

Bununla birlikte, uydular, diğer herhangi bir teknik gibi, bozulur ve eski hale gelir. Yeni cihazlarla değiştirilirler ve arızalı cihazlar hayatlarını yörüngede hurda metal şeklinde yaşamaya zorlanır. Gezegenimizin yakın ve uzak çevresinde "çöplükler" ortaya çıktı.

Çalışmayan tüm teknik nesneler ve bunların parçaları, uzay enkazı olarak sınıflandırılır. Çoğu roket aşamaları, eski uydular ve bunların parçalarıdır. Sürekli yeni cihazların piyasaya sürülmesine rağmen, yörüngelerde çalışan uydular "atık"tan çok daha azdır. Avrupa Uzay Ajansı'nın (ESA) tahminlerine göre, Dünya'ya yakın uzayda boyutu bir santimetreyi geçmeyen 128 milyon minik enkaz, 1 ila 10 cm arasında 900 bin parça ve 34 bin - 10'dan fazla parça bulunuyor. cm Karşılaştırma için: sadece 3 çalışan uydu var, 9 bin.

En aktif olarak insanlık, düşük dünya yörüngesini kullanır (deniz seviyesinden 200-2000 km). Uzayın bu kısmı en "yoğun nüfuslu" ve aynı zamanda "en kirli". 650-1000 km yükseklikte, ilk "çöplük" bulunur - eski araçlar, çeşitli büyüklükteki enkazlar ve nükleer tesislere sahip askeri uydular burada "yaşar". Potansiyel olarak tehlikeli nesnelerin depolanması için bu tür yükseklikler tesadüfen seçilmedi: yaklaşık iki bin yıl orada olabilirler. İkinci resmi "test sitesi" yaklaşık 36 bin km yükseklikte bulunuyor - sabit yörüngeden hizmet veren tüm uydular oraya gönderiliyor.

Bununla birlikte, uzay enkazı yalnızca onun için özel olarak belirlenmiş yerlerde "uçmaz". Dünyaya yakın uzayda enkazla çarpışma her yerde olabilir, çünkü küçük parçacıkların hareketini tahmin etmek neredeyse imkansızdır. Ancak büyük parçalardan kurtulmak gerçekten mümkün - çoğu dünya uzay ajansları tarafından izleniyor. Önümüzdeki yıllarda SpaceX, OneWeb ve Amazon gibi şirketler Dünya üzerinde binlerce iletişim uydusu yerleştirirse, kazaları önlemek için uzmanların yörüngelerdeki hareketi çok daha dikkatli izlemesi gerekecek.

Uzaydaki enkazı kim takip ediyor?

ESA'ya göre, uzay gözlem ağları düzenli olarak sadece 28.000 özellikle büyük enkazı takip ediyor. ABD Uzay Gözetleme Ağı, önde gelen uzay enkazı yörünge analiz hizmetlerinden biridir. Uzmanlar, düşük Dünya yörüngesinden 5-10 santimetreden daha büyük nesnelerin ve yer sabitinin yakınında bulunan 30 santimetreden başlayan enkazların getirildiği bir katalog tutuyor.

Amerika Birleşik Devletleri'nde, yalnızca "atık" hakkında değil, aynı zamanda çalışan cihazlar hakkında da veri toplayan ve işleyen başka merkezler var. Coğrafi konumları, Space Track kaynağında kamuya açık olarak yayınlanır ve 18. Uzay Kontrol Filosu'nun Twitter'ından belirli araçların imhası hakkında bilgi edinebilirsiniz. Bu bilgilere dayanarak, uyduların (kırmızı noktalar), roket gövdelerinin (mavi) ve uzay enkazının (gri) konumunu gerçek zamanlı olarak gösteren bir çevrimiçi harita Stuff in Space oluşturuldu. Harita her gün güncelleniyor ve işletim cihazları ile "atık" arasındaki yakın "ilişkiyi" açıkça gösteriyor.

Avrupa, Rusya ve Çin ülkeleri de teleskoplar veya sabit radarlar kullanarak uzay "yollarında" hareketi gözlemliyorlar. Çarpışma olasılığını hesaplayan hizmetler sayesinde yörüngedeki çarpışmalar nadirdir.

Uzay enkazı nereden geliyor?

Uzaydaki çarpışmaların nadir olmasına rağmen, "göksel çöplüklerin" büyümesini ciddi şekilde etkilerler. En ciddi uzay kazalarından biri 2009'da meydana geldi: Amerikan iletişim uydusu Iridium ve çalışmayan Rus askeri aygıtı "Kosmos-2251" dağılamadı. "Buluşmaları", büyük bir küçük enkaz bulutu ve bugüne kadar dünyaya yakın uzayda kalan 1, 5 binden fazla büyük parçaya yol açtı.

Araştırmacılar, patlamaları uzay enkazının oluşumunun ana nedeni olarak adlandırıyor. Çoğu zaman, roketlerin ve uyduların son aşamaları olan, zaten kullanılmış olan üst aşamaların tanklarında kalan yakıtın sızıntısı veya ısınması nedeniyle ortaya çıkarlar. Tasarım kusurları veya zorlu alan ortamının etkisi nedeniyle ekipman patlar. Örneğin, 2018'de Rus ve Amerikan üst aşamaları "Fregat" ve "Centaur" yörüngeye düştü, 2012'de "Briz-M"imiz parçalara ayrıldı. Mart 2021'de eski bir ABD meteoroloji uydusu patladı ve bir yıl önce 29 yıldır Dünya'ya yakın uzayda bulunan Sovyet Cyclone-3 roketinin bir aşaması, sürüklenen 75 parçaya dönüştü.

Uydu karşıtı silahların testleri, büyük bir enkaz izi bırakıyor. 2007 yılında Çin, 865 km yükseklikte orta menzilli bir füze ile kendi Fengyun-1C'sini imha etti. Yaklaşık 3, 5 bin büyük nesne ve 5 santimetreye kadar sayılamayan sayıda parça oluşturdu. 2019'da Hindistan da uydusuna bir roket fırlattı - 200 ila 1600 km arasında değişen yörüngelere dağılmış yaklaşık 400 enkaz.

ESA uzmanları, 560'tan fazla cihaz imha vakasını analiz etti. Belirttikleri gibi, yörüngelerde uzay enkazı oluşumunun başka nedenleri de var. Çoğu zaman, bazı parçaları cihazdan ayrılır, yapıdaki kusurlar nedeniyle tahrip olur veya Dünya'nın atmosferi ile etkileşime girdiğinde arızalanır.

Uzay aracının imha nedenleri

2020'de RS Components'tan uzmanlar, uzay güçlerinden hangisinin alanı diğerlerinden daha güçlü bir şekilde kirlettiğini analiz etti. Bugün izlenen enkazın en büyük bölümünün Rusya ve BDT ülkelerine ait olduğu ortaya çıktı - 14.403 parça. İkinci sırada Amerika Birleşik Devletleri (8734), üçüncü sırada - Çin (4688).

Uzay çöplükleri neden tehlikelidir?

Modern uydular, mikrometeoritlerden ve uzay enkazlarından koruma ile donatılmıştır, ancak "zırh" her zaman tasarruf etmez. Patlamadan kaynaklanan enkaz ilk hızda hareket etmeye devam ediyor. Uzayda hissedilir bir sürtünme kuvveti olmadığı ve olağan yerçekimi etki etmediği için pratikte yavaşlamazlar.

Hızları, bir mermiden neredeyse yedi kat daha hızlı olan 8-10 km / s'ye ulaşabilir. Daha yavaş parçaların darbeleri de ölümcül olabilir. 10 cm'den büyük parçalar, uçakları tamamen imha edebilir. 1 cm'den daha büyük parçalarla çarpışmalar, uzay aracının çalışmasını bozar veya çalışmayan nesnelerin patlamasına neden olur. Milimetrik parçacıklar çoğu durumda gövdelerde çatlaklar ve talaşlar bırakır.

2016'da, bir toz zerresi büyüklüğünde küçük bir enkaz, ISS pencere camında 7 mm'lik bir girinti bıraktı. Herhangi bir enkaz parçasıyla çarpışma, uzay istasyonu için tehlikelidir, çünkü yörüngede 7,6 km / s'den daha hızlı hareket eder. ISS düzenli olarak kaçamak manevralar yapar ve yörüngesini düzeltir: göktaşı önleyici paneller, mürettebatı büyük enkazlarla çarpışmada koruyamaz. Bazen kozmonotlar, gerekirse “batan gemiyi” hızlı bir şekilde terk etmek için istasyonu tahliye etmeye ve Soyuz uzay aracındaki uzay enkazına tehlikeli bir yaklaşım anını beklemeye zorlanır.

Uzay aracı manevralarının çoğu, enkazla "karşılaşmayı" önlemek için yapılır. Bu eylemler maliyetlidir. Uzmanlar, riskleri hesaplamak ve yeni bir yörünge planlamak için saatler harcarlar. Manevra anında, "yedek olarak" yanınıza almanız gereken yakıt tüketilir ve cihazlar "boşta kalır" - araştırmacılar için gerekli verileri iletmezler.

Dünya'dakiler için uzay enkazı ciddi bir tehdit oluşturmuyor. Küçük cihazlar atmosferde yanmayı başarırken, roketlerin veya uyduların büyük harcanmış parçaları, kural olarak, belirli bir yörünge boyunca Pasifik Okyanusu'na veya Kazakistan'daki ıssız bölgelere indirilir. İnsan yapımı uzay enkazı sadece bir kez bir kişiye çarptı. 1997'de, Oklahoma'da ikamet eden Lottie Williams'a bir Amerikan Delta II fırlatma aracının enkazı düştü. Kız, omzuna düşen bir yıldız parçası değil, bir yakıt deposu parçası olduğunu öğrenince hayal kırıklığına uğradı.

NASA bilimsel danışmanı Donald Kessler, 1978'de tatsız bir tahminde bulundu. Daha sonra, onun tarafından tarif edilen fenomene "Kessler sendromu" adı verildi. Astrofizikçiye göre, bir gün uzaydaki "atık" konsantrasyonu o kadar artacak ki, kazaların sayısı kontrolsüz bir şekilde artmaya başlayacak. Enkaz uçağa çarpacak ve bunlar parçalara ayrılacak ve diğer nesnelere "saldıracak". Hurda metal yığınları alt yörüngeleri kullanılamaz hale getirecek ve Dünya'nın çevresinde Satürn'ün halkalarını anımsatan bir çöp kuşağı belirecek. Bazı uzmanlar, yörüngedeki insan yapımı nesnelerin kritik konsantrasyonuna zaten ulaşıldığına inanıyor.