Там нагорі стає тісно. Збільшення кількості військових, комерційних і наукових запусків у поєднанні з нижчими витратами на запуски спільного використання кубсатів означають, що найближчими роками буде набагато більше космічного сміття. І ми говоримо не лише про низьку навколоземну орбіту; місяць і цис-лунар (біля місячного простору) також ось-ось будуть зайняті.
Хоча ми відстежуємо та розуміємо (здебільшого) те, що знаходиться на низькій навколоземній орбіті (НОО), ми часто не можемо стежити за тим, що знаходиться на середній та високій (геостаціонарній/геосинхронній ГЕО) орбіті та за її межами. Ще менше це стосується навколо Місяця, який незабаром стане жвавим місцем у найближчі роки. Тепер нещодавнє дослідження, проведене Університетом Пердью, спрямоване на моделювання та відстеження космічного сміття навколо Місяця, з огляду на пом’якшення наслідків.
Відстеження місячного космічного сміття
Дослідження, очолюване Керолін Фруе, дасть засоби відстеження найкращі області та регіони в небі поблизу Місяця для виконання такої місії. Дослідження також вказує на використання «геометрії чотирьох тіл» для моделювання еволюції орбіт з часом. Відстеження та уникнення сміття вже є частою проблемою для Міжнародної космічної станції на низькій навколоземній орбіті. Це питання, з яким майбутні місії на Місяць також повинні змиритися.
«Наразі ще не так багато місій у цьому (надмісячному) просторі», — сказала Каролін Фру (Університет Пердью) Universe Today. «З цієї точки зору ми «знаємо, що відбувається», але оскільки у нас ще немає налагодженого спостереження в цьому регіоні, нам не вистачає багато інформації, особливо щодо об’єктів глибокого космосу, які надходять у цей регіон і в частині уламкових об’єктів».
Нещодавні події підкреслюють, наскільки насичено навколо Місяця. Одним із таких прикладів стала нещодавня аварія місячного ракетного прискорювача на зворотному боці Місяця на початку 2022 року. Спочатку вважалося, що ракета-носій належить SpaceX, але пізніше була ідентифікована як верхній ступінь ракети Long March, що належить Китаю.
Говорячи про близькі зближення, нещодавно поважний місячний орбітальний апарат NASA Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) дійсно був помічений під час проходження інструментом ShadowCam місячного орбітального апарату Korea Pathfinder (KPLO) на відстані лише 18 кілометрів.
Задача чотирьох тіл
Космічна прірва між Землею і Місяцем величезна. Приблизно чверть мільйона миль у поперечнику, цей регіон також погано контролюється наземними радарами та телескопами, яким поставлено завдання стежити за космічним сміттям. Активи в космосі на орбіті навколо Землі (або ще краще Місяця) виконають свою роботу краще, хоча наразі їх немає.
«У навколоземному середовищі домінує Земля, для супутника ми говоримо про геометрію двох тіл», — каже Фруе. «Значно вище геосинхронної області гравітація Місяця — це більше, ніж просто невелике збурення на орбіті двох тіл, і ми говоримо про геометрію трьох тіл. Геометрія чотирьох тіл вступає в дію, наприклад, коли йдеться про Землю, Місяць і гравітаційні ефекти Сонця. Оскільки Сонце є великим гравітаційним тілом, це, звичайно, є збуренням на орбітах двох тіл і трьох тіл. Геометрія чотирьох тіл особливо актуальна, коли ми хочемо оцінити, чи об’єкти поблизу і в середньому, залишатися в передмісяцевому регіоні (Земля-Місяць) або залишити цей регіон (однак може повернутися знову набагато пізніше)».
Frueh використовує криві блиску, щоб передбачити неминучі події розпаду супутників на навколоземній орбіті. Це також можна застосувати до місяця.
«У своїй власній роботі я використовував геометрію чотирьох тіл, щоб оцінити варіанти електрооптичного (космічного телескопа) спостереження для цис-місячної області», — каже Фруе. «Тут, з астродинаміки в наближенні трьох тіл, це достатньо добре, але я використав геометрію чотирьох тіл, щоб отримати умови освітлення Сонця в межах наближення, яке мені потрібно для EO (електрооптичних) датчиків».
Попереду напружене десятиліття
Космічний сміття, що повертається з геліоцентричної орбіти, часто потрапляє на орбіту Місяця чи Землі як тимчасові супутники. Одним із таких випадків був J002E3, який виявився ракетою-носієм від Аполлона-12. Іншим був астероїд 2010 QW1, який пізніше було ідентифіковано як верхній ступінь Long March-3C китайської місії Chang’e-2.
«Так, геліоцентричні об’єкти можуть повернутися до місячної області», — говорить Фруе. «Отже, при оцінці варіантів утилізації, які «залишають примісячну область», необхідно враховувати повернення (набагато) пізніше».
Місії, які відправляться на Місяць у наступне десятиліття, включають місії Artemis з екіпажем. Далі наступного року буде обліт Місяця Артемісом II та висадкою Артемісом III на Місяць у 2025 році. Марсохід NASA Viper вирушить на Місяць у 2024 році. Astrobotics та Intuitive Machines висадяться на Місяць уже наприкінці цього року. Крім того, на кінець 2025 року запланований орбітальний форпост Lunar Gateway з екіпажем.
Удосконалення відстеження та виявлення, бажано через мережу відстеження Місяця на місці, має першочергове значення. «Встановлення комплексного спостереження за примісячною областю є областю активних досліджень і розробок на цей час», — каже Фруе.
Укладіть угоди Артеміди
Угоди Артеміди, підписані 29 країнами у 2020 році, безпосередньо стосуються необхідності боротьби зі зростаючою проблемою космічного сміття.
Багато міжнародних агентств також роблять ставку на зростання «місячної економіки». Це збільшить навантаження на місячний трафік у найближчі роки. Багато компаній чекають, щоб використовувати Місяць для отримання ресурсів, як економічних, так і наукових. З цією метою Європейське космічне агентство (ESA) також прагне створити Moonlight, незалежну мережу зв’язку навколо Місяця. Ця мережа з трьох-чотирьох супутників (плюс запасні на орбіті) має бути запущена вже до 2025 року.
У нас буде один шанс зробити це правильно та тримати під контролем уламки навколо Місяця, оскільки люди повернуться на Місяць протягом наступного десятиліття у великому масштабі. Джерело
