Спутниковые группировки на грани: возможная угроза космического мусора

Математическая модель продемонстрировала, что 6 из 16 изучаемых группировок уже находятся за пределами устойчивости, включая крупные проекты из США и Китая. Ещё 3 оказались в рискованной промежуточной зоне

Почти 30 000 спутников уже выведены на орбиту Земли, а регуляторы получили заявления на более чем 1 миллион аппаратов. Новый анализ Хью Льюиса из Бирмингемского университета указывает на наличие критического размера для спутниковых группировок: после его превышения столкновения могут инициировать неконтролируемый рост числа обломков. Если текущие планы по выводу космических аппаратов будут осуществлены, общее количество спутников в заявленных группировках приблизится к 1,7 миллиона.

Проблема возникает из-за каскадного эффекта: столкновение двух спутников может создать тысячи осколков, каждый из которых может разрушить следующий аппарат и привести к образованию новых обломков.

При этом существующие оценки безопасности, как правило, рассматривают риск для отдельных спутников и не учитывают совместное поведение целых группировок. Льюис разработал математическую модель, которая учитывает частоту прохода спутников и обломков через определённые области, способность аппаратов уклоняться от столкновений и скорость их схода с орбиты после завершения эксплуатации.

С помощью модели исследователь оценил 16 спутниковых группировок — как уже находящихся на орбите, так и находящихся на этапе планирования. 6 из них превысили порог, после которого количество мусора начинает расти без ограничений. Среди них оказались крупные проекты США и Китая. Ещё 3 группировки вошли в неустойчивую зону, где обломки накапливаются, хотя процесс ещё не переходит в неконтролируемую лавину.

Критический порог зависит не только от числа аппаратов. В одной из рассматриваемых группировок всего несколько сотен спутников оказались достаточными для возникновения неустойчивости из-за особенностей размещения орбит. Другая небольшая группировка перешла в режим неконтролируемого роста мусора, поскольку её малые спутники не имели двигателей для манёвров уклонения от столкновений.

По оценкам Льюиса, часть рисков можно уменьшить относительно небольшими изменениями в конструкции: например, увеличить аэродинамическое сопротивление аппаратов, чтобы они быстрее сходили с орбиты после завершения работы, или продлить срок службы спутников, тем самым сокращая количество запусков на замену.