Поскольку частые запуски ракет делают космос более доступным, отработавшие аппараты падают обратно на Землю. В мае 23-тонная китайская ракета упала в Индийский океан недалеко от Мальдивских островов, что положило конец многодневной неопределенности относительно места ее приземления. А в марте четырехтонная верхняя ступень ракеты SpaceX Falcon 9 вызвала зрелище, когда она развалилась на части над Тихоокеанским Северо-Западом.
Помимо ракет, крупные проекты, такие как группировки интернет-спутников, только сейчас набирают обороты, поэтому нынешний моросящий дождь из падающего космического мусора, скорее всего, будет усиливаться.
Теперь группа исследователей считает, что у них есть идеальный прототип для отслеживания зарождающейся небесной бури: десятки камер, которые неусыпно следят за небом Испании. Созданная для обнаружения природных огненных шаров, Испанская сеть метеоров и огненных шаров (SPMN) в феврале зафиксировала ступень ракеты Falcon 9, сгоревшую над Средиземным морем. Это обнаружение позволяет предположить, что вместе с подобными "сетями огненных шаров" в других странах, SPMN может стать ценным инструментом, помогающим космическим организациям понять и минимизировать наземные риски, связанные с космическим мусором, чтобы вероятность падения ракеты через крышу была ничтожно мала.
"Сети огненных шаров могут быть очень полезны для аэрокосмического сообщества, поскольку у нас есть очень точная информация о том, что происходит в космосе", - говорит Хосеп Триго-Родригес, астрофизик из Института космических наук (CSIC-IEEC) в Барселоне и координатор SPMN.
Испанская сеть огненных шаров
Система SPMN не должна была отслеживать падающие ракеты. В течение четверти века 200 или около того камер, расположенных на 37 объектах на Пиренейском полуострове, наблюдали за ночным небом в поисках ярких полос, оставленных метеорами в атмосфере Земли. Ученые, стоящие за этой сетью, ежегодно каталогизируют сотни огненных шаров, которые они используют для двух целей.
Сначала они заглядывают в будущее, чтобы предсказать, куда могли упасть космические камни. Используя эту сеть, исследователи успешно обнаружили метеорит в Северной Испании в 2004 году, который на тот момент был лишь 10-м метеоритом, найденным таким образом.
Во-вторых, они смотрят назад, чтобы оценить, из какой точки космоса прилетел метеор. Вычисление первоначальных орбит этих объектов помогло астрономам обнаружить потоки более мелких осколков, исходящих от более опасных астероидов и комет.
"Мы пытаемся понять источники опасности для человека, исходящей из космоса", - говорит Триго-Родригес.
Искусственный огненный шар
Теперь команда пытается разобраться с опасностями, возникающими ближе к дому.
16 февраля три камеры телеканала зафиксировали огненный шар, который, с их точек зрения, расположенных в южной и восточной Испании, казалось, перемещался по созвездию Кассиопеи в форме короны.
Но этот огненный шар двигался совсем не так, как те, которые обычно фиксирует SPMN. Когда метеоры прилетают из дальнего космоса, они прилетают горячими, проносятся сквозь атмосферу под крутым углом и светятся всего несколько секунд. Этот объект не спешил, зависнув в небе на несколько минут. Исследователи SPMN быстро поняли, что это, должно быть, кусок космического мусора, поскольку объекты на орбите Земли движутся медленнее и проходят почти параллельно земле.
Настроив программное обеспечение, обычно используемое для анализа яростных вспышек природных огненных шаров, на неторопливую дугу обломка, группа рассчитала точный путь объекта через атмосферу. Затем исследователи сравнили траекторию с орбитами обломков, перечисленных в правительственном каталоге США, и нашли совпадение. Огненный шар оказался разгонным блоком ракеты SpaceX, запустившей 60 спутников Starlink ранее той же ночью. Группа опубликовала свои расчеты 2 сентября в виде препринта, который был принят к публикации в журнале Astrodynamics.
"Насколько нам известно, это первый случай, когда кто-то сделал это, используя широкоугольные изображения", - говорит Триго-Родригес, имея в виду способ, которым камеры сети огненных шаров захватывают широкие участки неба.
Отслеживание космического мусора
И, скорее всего, он не последний. Запуски ракет растут, и SpaceX - лишь одна из немногих компаний, собирающих стаи из тысяч интернет-спутников. Эти спутники будут работать примерно в течение пяти лет, прежде чем "лебедь" нырнет в атмосферу. Триго-Родригес ожидает, что обновленное программное обеспечение, которое было написано его аспирантом Элоем Пенья-Асенсио, инженером по аэронавтике из Автономного университета Барселоны и CSIC-IEEC, будет отмечать гораздо больше случаев падения мусора в будущем. По его словам, это служит трем основным целям.
Для начала идентификация космического мусора может помочь успокоить очевидцев, которые могут быть встревожены необычными огнями в небе. Например, мартовский инцидент на северо-западе Тихого океана выглядел достаточно драматично, чтобы ребенок одного из наблюдателей спросил: "Мама, мы в порядке?".
Во-вторых, изучение траекторий движения объектов может привести к их восстановлению. Сбор осколков спутников может иметь некоторую ограниченную научную ценность (прошлые исследования Триго-Родригеса показали, что расплавленные металлические шарики могут имитировать природные метеориты, за что их прозвали в шутку "метеоритами"). Но что более важно, это может помочь исследователям понять, что может выжить при падении из космоса и могут ли эти обломки представлять опасность.
Далее, публичная информация о том, куда попадают части ракет и спутников, может оказать давление на космические организации, чтобы они действовали ответственно. Большинство ступеней ракет погружаются в океаны благодаря сочетанию удачи и дизайна (большая часть Земли - это вода, а запуски обычно направлены на середину Тихого океана), но страны несут юридическую ответственность за ущерб, если что-то пойдет не так.
Например, в 1978 году советский спутник с ядерным двигателем упал на севере Канады, разбросав радиоактивные материалы по полосе земли длиной 600 миль. Канадское правительство выставило Советскому Союзу счет на 6 миллионов канадских долларов (около 18 миллионов долларов в долларах США сегодня), но в итоге получило вдвое меньше.
По мнению Триго-Родригеса, сети файерболов, способные распознавать космический мусор, могут повысить прозрачность. "Все космические агентства мира должны позаботиться о том, чтобы вывести все эти ракеты на правильные траектории, чтобы они распадались вдали от людей", - говорит он.
Движимые научным желанием собирать метеориты, сети по наблюдению за огненными шарами уже выходят на мировой уровень. Сети в Австралии, Канаде, США, Великобритании, Аргентине, Марокко и других странах объединились в "Глобальную обсерваторию огненных шаров", которая продолжает расширяться. Для того чтобы подготовить их к приему искусственных огненных шаров, потребуется простое обновление программного обеспечения.
"Мы можем установить более тесное сотрудничество с [аэрокосмическим] сообществом, чтобы использовать всю инфраструктуру, которую мы уже создали", - говорит Триго-Родригес.
Поправка от 13 сентября 2021 года: Это сообщение было обновлено, чтобы правильно назвать водоем, над которым горела ступень ракеты Falcon 9. Это было Средиземное море; Средиземного океана не существует.