Запобігання зіткненням ка з космічним сміттям

Існуючі системи спостереження за космосом не дозволяють надійно простежувати об'єкти на ННО з розмірами, меншими за 10 см. Що стосується достатньо великих космічних об'єктів, які можна відстежувати шляхом наземних спостережень, то ухилитися від зіткнень у момент виведення КА на орбіту й операцій на орбіті технічно можливо. З іншого боку, маневрування на орбіті варто звести до мінімуму через виникаючі при цьому ускладнення в експлуатації супутника. Для оцінки можливості зіткнення в якості критерію прийнятного ризику НАСА використовує співвідношення 1:100000. Мережа станцій космічних спостережень (МСКС) США і російська Система контролю космічного простору (СККП) здійснюють моніторинг навколоземного простору для попередження пілотованих космічних кораблів у тих випадках, коли очікується проліт якогось об'єкта в декількох кілометрах від корабля.

Якщо розрахунок траєкторії об'єкта вказує на можливість збігу траєкторії у зоні 2км х 5км х 2км, то може бути виконаний маневр відхилення. За період 1986-1997 pp. космічні кораблі Спейс шаттл здійснили чотири такі маневри відхилення.

Російська СККП здійснювала аналогічні розрахунки для орбітальної станції Мир. Російські спеціалісти склали каталог можливих небезпечних зближень (обсягом в декілька мільйонів) і алгоритми прийняття рішень про проведення необхідних маневрів відхилення.

ЄКА і Національний центр космічних досліджень Франції (КНЕС) використовують розрахунки орбіт своїх КА та ННО для прогнозування ймовірного перетинання траєкторії і виконання операції відхилення. При критерії прийнятного ризику ESA 1:10000 космічним апаратам ERS-1 і ERS-2 потрібно виконувати щорічно один або два маневри.

Зі збільшенням числа космічних апаратів на ГСО дедалі важливішою стає координація дій зі стабілізації їхнього положення на орбіті. Для збереження безпечної відстані між КА, які знаходяться поруч, ефективними є стратегії векторного рознесення нахилу і ексцентриситету. У США розрахунки, що виконуються до запуску КА, дозволяють установити безпечні стартові вікна, які виключають проліт КА поблизу пілотованих кораблів, що знаходяться на орбіті. У випадку прогнозування можливості перетину траєкторій запуск відкладається.

Ефективність заходів зі зменшення засмічення і захисту від космічного сміття

Заходи з попередження утворення космічного сміття можна підрозділити на дві широкі категорії: заходи, які зменшують утворення потенційно шкідливого космічного сміття в короткотерміновому плані, и заходи, які обмежують утворення такого сміття в довготерміновому плані. Заходи першої категорії пов’язані зі зменшенням утворення космічного сміття в результаті польотів і уникненням руйнування на орбіті. Заходи другої категорії стосуються процедур після завершення програм польотів, які дозволяють виводити космічні апарати, що відпрацювали, та орбітальні ступені ракет-носіїв з районів, щільно завантажених функціонуючими космічними апаратами.

Одним із найважливіших заходів для зменшення засмічення космічного простору є широке інформування про небезпеку, пов'язану із засміченістю навколоземного простору і про численні джерела утворення космічного сміття. Економічно виправданим є вжиття заходів для зменшення засмічення на ранній стадії конструювання КА.

Проваджувана серед національних аерокосмічних підприємств і установ інформаційно-просвітницька робота і здійснювані з 80-х рр. заходи щодо зменшення засмічення позитивно позначилися на динаміці росту засміченості. Скоротились випадки навмисних і випадкових значних руйнацій супутників, завдяки чому сповільнилися темпи утворення космічного сміття. Нові технології та конструкції екранного захисту дозволили знизити його вагу і підвищити ефективність.

З використанням довгострокових імітаційних моделей космічного середовища ведеться робота з обґрунтування ефективності різних сценаріїв зменшення засмічення і пов'язаних з ним витрат. Дослідження дозволяють оцінити, який вплив робить різного роду практика в цій галузі. Прогнозується засміченість, зокрема, для таких сценаріїв: використання заходів, що приймаються у даний час; недопущення утворення об'єктів сміття, пов'язаних із програмою польотів; пасивація всіх космічних об'єктів наприкінці програми польоту; спуск космічних об'єктів з орбіти наприкінці програми польотів і повернення в атмосферу.

У короткостроковій перспективі найбільшу користь може принести виключення випадкових вибухів КА і верхніх ступенів РН. Найефективнішим заходом запобігання таких руйнацій є пасивація апаратів наприкінці програми польоту.

У довгостроковій перспективі за відсутності заходів зменшення засміченості через нагромадження об'єктів на орбіті може значно зрости небезпека для проведення космічних операцій як на низьких (ННО), так і на високих навколоземних орбітах (ГСО та ін.).

Заходи для зменшення засмічення і захисту від космічного сміття суттєво впливають на конструкцію і вартість КА і ракет-носіїв, а також на їхню експлуатацію.

Видозміна конструкцій КА і ракет-носіїв звичайно збільшує вартість їхньої розробки. Економічно вигідніше передбачати такі заходи на ранньому етапі проектування. Збільшення маси ракети-носія або КА в зв'язку з необхідністю зменшення засмічення веде до зменшення маси виведеного корисного навантаження. Може виникнути необхідність у додаткових запасах ракетного палива або у додаткових електроенергетичних ресурсах. При застосування стратегії відводу і сходу КА з орбіти можливе скорочення термінів їхньої активної експлуатації. Вжиття заходів щодо зменшення засміченості може вплинути також на надійність КА і верхніх ступенів РН.