- Статьи
- Наука и техника
- Высший сор: через 100 лет мусор на орбите может сделать климат на Земле экстремальным
Высший сор: через 100 лет мусор на орбите может сделать климат на Земле экстремальным
Микрофрагменты космического мусора могут изменить климат Земли, выяснили российские ученые. Они впервые в мире количественно оценили, как мелкий техногенный сор на орбите ослабляет солнечное излучение, которое направляется к нашей планете. Согласно расчетам, сейчас этот фактор не играет роли, однако при сохранении нынешних темпов накопления мусора через 80–100 лет масштабы затемнения могут вырасти в тысячи раз. Исследователи предупреждают: в будущем это способно повлиять на климатические процессы и живые экосистемы, поэтому правила эксплуатации спутниковых группировок нужно пересматривать уже сегодня.
Как мусор на орбите может изменить климат Земли
Космический мусор — фрагменты отработавших спутников и разгонных блоках на околоземных орбитах — в будущем может стать проблемой не только для астрономов и космонавтов, но и климатологов. К такому выводу пришли сотрудники Научно-исследовательского испытательного центра Центрального научно-исследовательского института Воздушно-космических сил Минобороны и Института динамики геосфер имени академика М.А. Садовского РАН.
Ученые впервые в мире количественно оценили, как накопление мелких техногенных частиц в околоземном пространстве влияет на поток солнечного излучения, достигающего Земли. Расчеты проводились для диапазона длин волн от ультрафиолетового до инфракрасного излучения, которое оказывает существенное влияние на состояние ионосферы и климат планеты.
— Сейчас мусор в космосе создает проблемы орбитальным станциям, наземным телескопам. Однако в будущем этот фактор может привести к негативным экологическим последствиям. В настоящее время обломки спутников затемняют одну стомиллионную излучения Солнца, направленного к Земле, что несущественно, но если темпы развития космических группировок сохранятся, то через 50 лет доля света, который не доходит до нас, может составить порядка одной миллионной, — рассказал «Известиям» доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории электродинамических процессов в геофизике ИДГ РАН Станислав Козлов.
Он добавил, что в последние годы накопление мусора в космосе ускоряется экспоненциально. Если тенденция сохранится, то на горизонте 80–100 лет количество энергии звезды, которое получает планета, может снизиться еще на три порядка.
Это может спровоцировать череду климатических эффектов. Например, уменьшение притока солнечной энергии изменит характер циркуляции атмосферных масс и снизит интенсивность испарений воды. Это в свою очередь может повлиять на режим выпадения осадков и сделает климат экстремальным, увеличив количество засух и ураганов.
Какие соринки в космосе наиболее опасны
— Основное влияние оказывают многочисленные мелкие частицы, которые образуются в результате столкновений и разрушений техники на орбите. Чем больше в космосе объектов, тем выше вероятность аварий, в которых крупные фрагменты дробятся на десятки и сотни новых. Этот процесс был описан еще в 1978 году и известен как «синдром Кесслера», — объяснила соавтор исследования, старший научный сотрудник лаборатории моделирования геофизических процессов ИДГРАН Марина Кузьмичева.
По ее словам, существует много факторов, которые сложно учесть, что мешает дать точный прогноз загрязнения космоса на отдаленную перспективу. Тем не менее полученная модель применима для оценки экологической «пропускной способности» околоземного пространства. С ее помощью можно рассчитать, сколько мусора допустимо, прежде чем начнутся необратимые изменения. Эти данные полезны международным организациям, например Комитету ООН по использованию космического пространства, для выработки предупреждающих мер.
— Если ослабление света составит 0,1% и выше, это теоретически окажет влияние на тепловой баланс Земли (из-за ослабления инфракрасного излучения) и на ионосферу и распространение радиоволн (из-за ультрафиолета), а также на эффективность солнечной энергетики и фотосинтез, — прокомментировала «Известиям» доцент департамента экологической безопасности и менеджмента качества продукции Института экологии РУДН имени Патриса Лумумбы, член редколлегии научного интернет-журнала «Отходы и ресурсы» Татьяна Ледащева.
Однако любое моделирование строится на упрощениях, отметила она. Например, авторы принимают сферическую форму частиц мусора, хотя реальные обломки имеют неправильную геометрию. Это нормально для первоначальной разработки. На следующем этапе полученные данные можно объединить с климатическими моделями, что позволит перейти к прогнозу экологических последствий и выработке мер по смягчению рисков.
Чтобы бороться с космическим мусором, пояснила эксперт, предлагают два подхода: активный (например, ловить и уводить крупные объекты сетями, гарпунами, лазерами или ионными пучками) и профилактический (проектировать спутники, чтобы они сами сходили с орбиты).
Научный сотрудник Института прикладной геофизики РАН имени академика Е.К. Федорова Сергей Николайшвили отметил, что изменение интенсивности солнечного излучения может оказать влияние на фотохимические процессы в атмосфере, от которых зависит существование озонового слоя.
По его словам, с точки же зрения ослабления излучения существенна именно концентрация частиц, а их состав, форма и размер не принципиальны. Вместе с тем сделанные оценки носят приблизительный характер, поскольку необходимые данные ученые получают только с освоенных орбит.
— Авторы исследования применили две математические модели — американскую и европейскую. Сделанные оценки говорят, что пока что фактором затемнения от космического мусора можно пренебречь. Частицы пыли, вулканического пепла и другие аэрозоли в атмосфере Земли вместе с облачностью изменяют поток солнечного излучения, которое падает на Земли, на десятки процентов, — уточнил старший научный сотрудник Института солнечно-земной физики СО РАН, директор Астрономической обсерватории Иркутского государственного университета Сергей Язев.
По словам ученого, эффективных технологий очистки околоземного пространства от техногенного загрязнения на сегодняшний день не существует. Такие проекты пока не получили широкого развития, поскольку требуют значительных затрат, тогда как потенциальный ущерб от проблемы пока оценивается как ограниченный. Вместе с тем на низких орбитах значительная часть мелких частиц со временем теряет высоту и сгорает в атмосфере. Фактически естественные процессы сегодня справляются с очисткой ближнего космоса эффективнее человека. Эксперт отметил, что в целом речь идет о проблеме, которая станет актуальной через поколение, но задумываться о способах ее решения необходимо уже сейчас.
