В обсерватории Циммервальд возле Берна появились два новых обсерваторных купола с телескопами. И новые телескопы присоединились на своей звездной вахте к уже работавшим ранее. Сегодня в обсерватории имеется шесть полностью автоматизированных телескопов для наблюдений за небом. Но использоваться они будут в первую очередь для того, чтобы обнаруживать и каталогизировать космический мусор в околоземном пространстве.
Оба новых купольных сооружения обсерватории в Цимервальде диаметром в 5,3 метра (слева) и 4,5 метра (справа). Фото: Universität Bern / Manu Friederich
Во второй половине дня 10 февраля 2009 года над Сибирью на высоте около 800 километров столкнулись рабочий спутник «Иридий-33» и уже отслуживший свое спутник связи «Космос 2251. Удар произошел на скорости в 11 километров в секунду, что превратило оба спутника в облако обломков из 2 тысяч кусочков размером более десяти сантиметров. В течение нескольких месяцев эти осколки разлетелись на большое пространство, и с тех пор представляют непосредственную угрозу столкновений с многочисленными работающими на орбите спутниками Земли разных стран и различного назначения.
«Это событие стало ультимативным сигналом тревоги для всех спутников, а также для политики в отношении космоса в широком смысле», - говорит Томас Шильдкнехт, директор обсерватории Циммервальда. Проблематика так называемого космического мусора – отслужившие свое искусственные объекты и их части в космическом пространстве – предстала взорам в совершенно другом масштабе. И этой проблемой эксперты и космические агентства мира занимаются уже почти 50 лет. При этом ученые Бернского университета подготовили научные и эмпирические основы для моделей и мер, призванных стабилизировать количество объектов, что позволит обеспечить в будущем надежное и безопасное использование космического пространства.
Чтобы лучше понять имеющуюся в настоящий момент популяцию космического мусора, необходимы тщательные наблюдения с помощью наземных радарных систем и оптических телескопов. С помощью таких измерений можно регулярно следить за объектами больших размеров и определять их орбиты. На сегодняшний день известно около 20 тысяч объектов на высотах от 300 до 40 тысяч километров. А вот для частей и обломков размером менее 10 сантиметров возможно лишь рассчитать статистические данные. Измерения свидетельствуют об общем количестве примерно в 700 тысяч объектов космического мусора, размеры которых колеблются от одного до десяти сантиметров.
«Обломки могут быть маленькими, но ни в коем случае не безопасными: при столкновении с объектом размером в один сантиметр в диаметре высвобождается энергия, сравнимая со взрывом ручной гранаты», - говорит Шильдкнехт. Ученые Астрономического института при Бернском университете (AIUB) с помощью телескопов обсерватории в Циммервальде, которая называется Swiss Optical Ground Station and Geodynamics Observatory (Швейцарская оптическая наземная станция и геодинамическая обсерватория), а также с использованием телескопа Еропейского космического агентства ESA на испанской Тенерифе ищут такие малые космические объекты космического происхождения, находящиеся на высоких земных орбитах.
В дополнение к региону орбит навигационных спутников (высоты около 20 тысяч километров), более тщательно началось изучение региона «геостационарного кольца», которое располагается уже в районе отметки в 36 тысяч километров. В этом регионе спутники по отношению к Земле кажутся стоящими на месте над определенной точкой поверхности, что позволяет наблюдать постоянно за одним и тем же участком земной поверхности или подавать сигналы в один и тот же постоянный регион. Геостационарное пространство используется очень интенсивно и уже сейчас заполнено очень плотно, что значительно увеличивает опасность столкновений. То есть места остается не так уж много, что способно вызвать напряжение между владельцами спутников и даже между странами.
За последние 20 лет исследователи AIUB, используя свою методику, обнаружили несчетное количество обломков и элементов мусора, среди которых в последнее время обнаружилась новая и неожиданная популяция очень легких объектов. Более точные исследования этих отдельных объектов позволили сделать вывод, что они представляют собой обрывки фольги, использующейся для термической изоляции спутников. Эти результаты в значительной степени влияют на модели, описывающие сегодняшние популяции космического мусора и служащие в качестве исходной точки для расчета будущих сценариев.
При этом все модели указывают на то, что резкое увеличение популяции космического мусора произойдет в ближайшие десятилетия. Чтобы ограничить этот рост, возникает необходимость в целом ряде мероприятий, среди которых недопущение столкновений (например, с помощью аварийного маневрирования), удаления объектов из критических регионов в конце их миссий (например, отравляя их на сгорание в земной атмосфере), а также, по возможности, активное устранение старых отслуживших спутников и верхних ступеней ракет с помощью «космического робота».
Оба новых построенных обсерваторных купола, а также реконструированный шестиметровый купол в Циммервальде обеспечили условия для монтажа трех новых телескопов последнего поколения для исследования и контроля популяции космического мусора. Один из этих инструментов с двумя 40-сантиметровыми широкоугольными телескопами позволяет перманентно наблюдать за объектами космического мусора на геостационарной орбите, чтобы контролировать их орбиты согласно каталога. Новый же 80-сантиметровый телескоп соответствует требованиям, позволяющим обнаруживать маленькие обломки, а также с помощью спектроскопических измерений определять их свойства и, соответственно, их происхождение.
