Вчені встановили, що різноманітні уламки, які називають космічним сміттям є не тільки на низькій навколоземній орбіті. Вони присутні також далі від нашої планети, наприклад поблизу Місяця. Якщо люди в майбутньому збираються на нього полетіти, то ці об’єкти цілком можуть становити загрозу для корабля та екіпажу.
Місячний трафік швидко зростає
В результаті збільшення місій з вивчення Місяця постає необхідність досліджувати орбіти уламків, щоб визначити, чи становить якийсь із них ризик зіткнення. У недавній статті, опублікованій на сервері препринтів arXiv, команда дослідників із Китайської академії наук (CAS) вивчала розсіювання хмар уламків від об’єктів на віддалених ретроградних орбітах (DRO) після зіткнення. Їхні результати дають уявлення про еволюцію уламків у системі Земля-Місяць, що може призвести до створення правил безпеки та стратегій пом’якшення наслідків для майбутніх місій до Місяця. Про це повідомляє сайт.
За останні роки міжнародні місії на Місяць значно збільшилися, що відображає дедалі більшу кількість національних і комерційних організацій у космосі. До них належать орбітальний апарат Longjiang-2 від Китаю та більш недавні місії програми «Чан’е». Також є орбітальні апарати «Чандраян-2 » і «Чандраян-3» Індійської організації космічних досліджень (ISRO), орбітальний апарат Дануї від Південної Кореї, посадковий апарат Берешіт від Ізраїлю та місія Hakuto-R 1 від Японії.
На додаток до успішного безпілотного тестового польоту Artemis I та пілотованого обльоту Місяця Artemis II, місія NASA CAPSTONE (запущена в червні 2022 року) стала першим космічним апаратом, який успішно вийшов на майже прямолінійну гало-орбіту навколо Місяця. До 2030 року NASA і Китай планують відправити астронавтів і тайконавтів на поверхню Місяця, а потім слідуватимуть наступні місії та створення постійних об’єктів.
Магазин від Universe Space Tech
Комплект журналів Сонце, Місяць та Марс
До товаруСміття створює ризик зіткнень
Для Китаю це включатиме ILRS, який складатиметься з наземних елементів і, можливо, орбітального елемента. Хоча NASA планувала ще з 2012 року розмістити станцію Lunar Gateway на гало-орбіті, пізніше вирішили створювати наземну інфраструктуру та постійну місячну базу. Кількість руху, яка для цього знадобиться, з використанням посадкових апаратів і місячних підйомних транспортних засобів (LAV) для перевезення вантажів і екіпажу до поверхні та назад, буде значною. Про це повідомляє сайт phys.org.
Наявність сміття в навколомісячному просторі та на орбіті створюватиме значний ризик зіткнень для місій, які летять до Місяця і назад. Крім впливу на операційні місії, зіткнення між об’єктами сміття призводитимуть до розпадів, створюючи ефект доміно, коли ще більша його кількість підвищує ймовірність нових зіткнень. Це схоже на занепокоєння щодо космічного сміття та ефекту Кесслера на низькій навколоземній орбіті (LEO), які є загрозою для супутникових угруповань, космічних кораблів і космічних станцій.
Моделювання хмар уламків на віддалених ретроградних орбітах (DRO)
Щоб зменшити ризик зіткнень, команда оцінювала розсіяння хмар уламків після можливих подій руйнування. Це включало застосування моделі Кругової Обмеженої Задачі Трьох Тіл (CR3BP) для побудови орбіт-еталонів. Тим часом Стандартна Модель Руйнування NASA була використана для симуляції фрагментації уламків у кількох місцях на трьох DROs. Останній крок, який моделював поширення уламків протягом 30 днів, виконували за допомогою моделі Біциклічної Обмеженої Задачі Чотирьох Тіл (BCR4BP).
Команда потім досліджувала потенційний вплив, який поширення уламків могло б мати на поверхню Місяця та об’єкти на орбіті. Їхні симуляції показали, що кумулятивний відсоток фрагментів залишатиметься низьким (менше ніж 3,5%) протягом 30-денного періоду поширення. Вони також з’ясували, руйнування, що відбуваються біля дальнього боку Місяця, давали вищий початковий ризик удару у деяких їхніх орбітальних симуляціях. Щодо ризиків зіткнень на орбіті, команда визначила «захищену зону» навколо Місяця — пончикоподібну область діаметром 200 км (~125 миль), що охоплює весь шлях траєкторії космічного польоту.
Оцінка ризиків та вироблення екологічних норм
Ці результати показали, що уламки потрапляють у захисну зону зі середньою ймовірністю близько 3%, зазвичай досягаючи піка менше ніж через день після події розпаду. Однак вони також показали, що деякі уламки можуть залишатися в цій зоні. Розчищення їх може зайняти тижні. Протягом 30 днів загальна кількість уламків у зоні значно коливалася залежно від симульованої орбіти, від 10 або менше до понад 100. В цілому потенційні зіткнення зазвичай характерні швидкими прольотними подіями, а не тривалими коорбітальними загрозами.
Як зазначила команда у своїх висновках, місячні місії повинні проходити всебічну оцінку ризиків, щоб відповідати вимогам охорони планет та екологічним нормам. Найближчим часом, ймовірно, це включатиме угоди, що запобігають засміченню космічного простору між Землею та Місяцем використаними ракетними ступенями, неробочими супутниками та іншими елементами місій, які неминуче перетворюються на сміття. Це, найімовірніше, доповнить наявні та майбутні протоколи щодо зменшення сміття на низькій навколоземній орбіті, розширивши їх аж до Місяця.
Якщо людство планує розширити свою присутність на Місяці, потрібно буде дотримуватися належного керівництва та охорони навколишнього середовища.
