Орбіта Землі може зазнати катастрофи: тривожне попередження науковців

Супутникове знімання набуває все більшого значення у всіх сферах життєдіяльності людини — від моніторингу врожайності до боротьби з бідністю. Цілком закономірно, що для задоволення цього попиту на орбіту виводять дедалі більше космічних апаратів. Однак разом із кількістю техніки зростає і критичний ризик: імовірність зіткнень та утворення величезних обсягів космічного сміття.

Про це пише Universe Today.

У новому дослідженні група вчених на чолі з Джоном Макінтошем з Манчестерського університету проаналізувала, як правильне проєктування космічних місій може пом’якшити загрози, пов’язані з перенасиченням навколоземного простору.

Парадокс розміру: чому менше означає краще

Здавалося б, найлогічніше рішення — розміщувати великі супутники на вищих орбітах, де більше простору. Проте вчені доводять абсолютно протилежне: розгортання більшої кількості компактних апаратів на низьких висотах є значно безпечнішим варіантом.

Ця теорія базується на кількох фундаментальних припущеннях. По-перше, для ефективного моніторингу Землі оптичні інструменти повинні забезпечувати роздільну здатність 0,5 метра на піксель. Це дозволяє фіксувати найменші зміни у лісовому покриві чи міській забудові.

По-друге, ці системи мають працювати у видимому спектрі світла, оскільки новітні радіолокаційні технології, такі як радар із синтезованою апертурою (SAR), попри свої переваги, поки не здатні забезпечити повноцінний аналіз того, що фізично відбувається на поверхні планети.

Розмір оптичної системи безпосередньо залежить від висоти польоту та необхідної якості зображення. Що вища орбіта, то масивнішою має бути оптика. Таким чином, компроміс розміщення супутника вище, де нібито більше місця для маневру, змушує інженерів створювати значно габаритніші апарати.

Різниця вражає: зміна орбіти з 300 км на 750 км вимагає збільшення апертури камери з 0,33 м до 0,83 м. Це експоненційно збільшує вагу апарата, адже для підтримки його роботи в космосі потрібно набагато більше палива. У результаті розмір самого супутника зростає зі скромних 107 кг (на висоті 300 км) до колосальних 1360 кг (на висоті 750 км) за умови збереження однакової якості знімання.

Безперечно, більша висота забезпечує краще покриття. Щоб охопити будь-яку точку Землі протягом години з висоти 750 км, знадобиться лише 10 великих апаратів. Для аналогічного завдання на висоті 300 км потрібно вже 22 компактні супутники. На перший погляд, це аргумент на користь «гігантів». Але тут у гру вступає найважливіший фактор.

Великі супутники мають значно більшу площу поперечного перерізу, а отже, перетворюються на зручні мішені. Ба більше, найбільший потік небезпечних уламків нині фіксується саме на великих висотах — від 850 до 950 км, де раніше розміщувалися «сонячно-синхронні орбіти».

Натомість на низьких орбітах атмосфера працює як природний фільтр: атмосферний опір швидко притягує космічне сміття, змушуючи його згоряти. Саме через ці міркування безпеки компанія Starlink нещодавно перемістила частину своїх супутників з орбіти 550 км на значно нижчі 480 км.

Знищення навіть одного масивного супутника на високій орбіті несе масштабний руйнівний потенціал. Це призведе до утворення гігантської хмари уламків, яка спровокує ланцюгову реакцію та ще більше підвищить імовірність нових зіткнень.

Суть дослідження зводиться до того, що менша кількість великих супутників на високих орбітах із набагато більшою ймовірністю створить непроникне поле сміття навколо Землі, ніж ціла мережа компактних апаратів на менших висотах. І хоча єдиних глобальних правил щодо безпечних відстаней між супутниками поки не існує, експерти наголошують: майбутні регуляторні органи обов’язково повинні врахувати ці дані перед тим, як космос перетвориться на сміттєзвалище.

Нагадаємо, через рух тектонічних плит через 200–250 млн років Земля може сформувати новий суперконтинент, що спровокує масове вимирання та радикальну зміну клімату. Вчені розглядають чотири основні моделі: «Новопангея» (закриття Тихого океану), «Пангея Проксіма» (кільце навколо внутрішнього басейну), «Аурика» (об’єднання на екваторі, що призведе до сильної спеки) та «Амасія» (згуртування суші біля Північного полюса, що викличе глобальне зледеніння). Будь-який із цих сценаріїв зруйнує океанічні течії та змусить види жорстко конкурувати за ресурси.