С каждым годом проблема загрязнения космоса микроскопическим мусором становится актуальнее. Число техногенных частиц размером от нескольких нанометров до сотен микрон в околоземном пространстве постоянно увеличивается. Они содержатся в выбросах твердотопливных двигателей ракет, появляются в результате деградации материалов, расположенных на поверхности действующих космических аппаратов и крупного космического мусора. По словам профессора Санкт-Петербургского университета (СПбГУ) Евгения Колесникова, сегодня количество загрязняющих сверхмелких частиц на орбите оценивается в несколько триллионов.
Математики рассчитали, как долго мелкий мусор может существовать на орбите Земли
Исследователи изучили сверхмелкий космический мусор на орбите и выяснили, как долго он может «жить» на разной высоте.
Freepik
Открытие поможет защитить космические аппараты от повреждений и разработать способы очистки околоземного пространства.
Откуда мусор в космосе
Сила притяжения: почему частицы мусора задерживаются у Земли
Математики СПбГУ рассчитали, как долго мусорные частицы способны «жить» на разных орбитах в окрестностях Земли. В этом им помогло специальное ПО, которое было разработано еще в 1990-х годах для математического моделирования движения одиночных техногенных частиц.
«От проекта к проекту разработка совершенствовалась и в настоящий момент по полноте учета факторов, воздействующих на перемещение микрообъектов в ближнем космосе, превосходит все известные отечественные и зарубежные аналоги», — рассказал Евгений Колесников.
С помощью этой программы исследователи смоделировали путь частиц, которые, оказавшись в космическом пространстве, начинали свое движение на круговых или близких к ним орбитах — то есть на тех, что по форме напоминают окружность. При этом для анализа были подобраны орбиты разных высот: начиная с низких околоземных, на которых, по данным Управления по вопросам космического пространства ООН за 2024 год, находится более 89% всех искусственных спутников, и заканчивая геостационарной.
Последняя расположена над земным экватором на высоте 35 786 километров. На ней космические аппараты движутся со скоростью вращения планеты, за счет чего всегда остаются на одном и том же месте относительно Земли. Это особенно важно для обеспечения спутниковой связи, телевидения, погодного наблюдения. Поэтому геостационарная орбита занимает второе место по количеству размещенных на ней спутников: там находится около 8% от их общего количества.
«Наши расчеты показали, что при низких начальных круговых орбитах высотой 700, 1 000 и 1 500 километров большое время "жизни" — свыше одного года — имеют лишь достаточно крупные частицы с радиусом не менее нескольких микрон. В то же время при начальных орбитах высотой от 3 000 до 35 786 километров долго существовать способны как крупные частицы, так и сверхмелкие — с радиусом порядка сотых долей микрона и менее», — объяснил профессор.
Математики определили, что основной фактор, который приводит к длительному удержанию в околоземном пространстве микроскопических объектов мусора, — взаимодействие их электрического заряда с магнитным полем Земли. Выводы будут полезны для разработки концепций по очистке околоземных орбит от техногенного загрязнения. В перспективе это поможет защитить космические аппараты от вредного воздействия микромусора, обезопасит Землю от вредных частиц и сделает более экологичным освоение космоса.