ПЕРЕОСМЫСЛЕНИЕ ЗАВЕРШЕНИЯ МИССИИ СПУСКАЕМОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
Спусковой модуль OSIRIS-REx успешно вернулся на Землю, что стало важной вехой в исследованиях космоса. Тем не менее, вопрос о том, что происходит с большинством спутников по окончании их срока службы, остается актуальным. Многие из них, особенно входящие в состав будующих «мега-созвездий», проектируются так, чтобы сгорать в атмосфере, согласно принципу «Дизайн для уничтожения» (Design for Demise, D4D). Однако этот подход может привести к непредвиденным последствиям.
НЕОБХОДИМОСТЬ ПЕРЕОСМЫСЛЕНИЯ ПОДХОДА
Исследования, проведенные Антуанеттой Отт и Кристофом Бонналом из компании MaiaSpace, занимающейся проектированием многоразовых запусков для малого спутникового рынка, указывают на потенциальные риски, связанные с применением D4D. Существуют опасения, что в результате этого процесса может произойти дополнительное истощение озонового слоя.
Ключевыми веществами, вызывающими такую озабоченность, являются оксиды азота (NOx) и оксид алюминия (алюминий). Оксиды азота, в частности, известны своей способностью высасывать озон из атмосферы. В отличие от дизельных двигателей, которые контролируемым образом удаляют NOx, спутники выделяют эти соединения при возвращении в атмосферу, когда ударные волны заставляют азот и кислород объединяться. Этот процесс, известный как механизм Зельдовича, может привести к образованию до 40% от общего количества NOx в процессе сплошного сгорания аппарата.
Алюминий, в свою очередь, является популярным материалом для дизайна спутников, так как его низкая температура плавления помогает сгорать в атмосфере. Однако при его сгорании образуется оксид алюминия, который накапливается в стратосфере на высоте около 20 км. Хотя частицы алюмия оказывают охлаждающее воздействие на нижние слои атмосферы, они могут вызывать потепление в верхних слоях, нарушая погодные паттерны. Кроме того, они могут служить реакционной поверхностью для активации хлора, что представляет еще большую угрозу для озона.
ПЕРВЕНСТВО НОВЫХ ДИЗАЙНОВ
С учетом вышеописанных проблем, инженеры могут рассмотреть альтернативный подход — «Дизайн для недемизации» (Design for Non-Demise, D4ND). Тем не менее, этот вариант также несет в себе риски, такие как угроза, если части спутника приземлятся на ценные объекты на Земле.
Обсуждения между SpaceX и Федеральной авиационной администрацией показывают, что эффективность принципа D4D вызывает сомнения, особенно учитывая растущее количество спутников на орбите. Уже существуют международные стандарты, которые ограничивают вероятность того, что при деорбитировании объект причинит вред на Земле до 1 на 10,000. В свете планов развертывания более 40,000 спутников Starlink, такая вероятность может вызвать беспокойство у общественности.
КОНТРОЛИРУЕМОЕ ДЕОРБИТИРОВАНИЕ
Возможным решением могло бы стать контролируемое деорбитирование, когда спутники будут сходить с орбиты в Тихом океане, без угрозы для инфраструктуры или людей. Тем не менее, это приведет к дополнительным затратам, поскольку спутники окажутся более тяжелыми и потребуют больше топлива для маневрирования. Учитывая наличие более дешевых вариантов запусков, возможен компромисс, согласующий экономические и экологические аспекты.
Как отметила Антуанетта Отт, «правильного» решения этой проблемы не существует. Важно взвешивать риски D4D и D4ND, что включает в себя оценку как воздействия на окружающую среду, так и риска для граждан на Земле. Применение философии «Дизайн для содержания», возможно, даст возможность ограничить негативные эффекты обоих подходов.
С ростом «мега-созвездий» проектировщики спутников обязаны учитывать последствия своих выборов материалов и планов деорбитирования не только для людей на Земле, но и для атмос
