Какъв е шансът самолет да бъде ударен от космически отломки?

В средата на октомври мистериозен обект напука предното стъкло на пълен с пътници Boeing 737 на височина 11 километра над американсикя щат Юта, принуждавайки пилотите да направят аварийно кацане. В интернет се появиха всевъзможни предположения, включително и че самолетът е бил ударен от парче космически отломки. Все още не е ясно точно какво е поразило самолета — вероятно остатък от метеорологичен балон — но се оказва, че онлайн спекулациите не са чак толкова налудничави.

Причината е, че рискът самолет да бъде ударен от космически боклук може и да е малък за момента, но всъщност расте, пише изданието на Масачузетския технологичен институт MIT Technology Review.

Според оценки на Европейската космическа агенция средно около три парчета старо космическо оборудване — използвани ракети и нефункциониращи спътници — навлизат в земната атмосфера всеки ден. До средата на следващото десетилетие тези отломки може да са десетки. Увеличението е свързано с ръста в броя на сателитите в орбита. В момента около 12 900 действащи спътника обикалят планетат, а след десет години те може да са 100 000, според оценки на анализатори.

За да се минимизира рискът от орбитални сблъсъци, операторите насочват старите спътници да изгорят в земната атмосфера. Но физиката на този процес на повторно навлизане не е калкулирана изцяло и не знаем колко материал изгаря и колко достига повърхността.

„Броят на случаите, в които отломки от космоса достигат до Земята се увеличава. Очакваме през следващите години той да расте експоненциално“, казва Ричард Окая, професор по физика в Университета на Свободната държава в Южна Африка и съавтор на наскорошна публикация за риска от космически отломки. 

Какви са шансовете космически отпадък да падне върху вас?

Досега космически боклук не е ранил никого — нито във въздуха, нито на земята. Но през последните години са докладвани многократни опасни инциденти. През март миналата година парче метал с тегло 0,7 килограма проби покрива на къща във Флорида. По-късно бе потвърдено, че обектът е остатък от модул с батерии, изхвърлен от Международната космическа станция. Когато се е случил ударът, 19-годишният син на собственика по чиста случайост е бил в съседната стая.

А през февруари тази година 1,5-метров фрагмент от ракета Falcon 9 на SpaceX падна близо до склад край петия по големина град в Полша — Познан. Друго парче беше намерено в близката гора. Месец по-късно 2,5-килограмово парче от спътник на Starlink падна във ферма в канадската провинция Саскачеуан. Докладвани са и инциденти в Австралия и Африка, а вероятно много други остават напълно незабелязани.

„Ако намерите куп изгоряла електроника някъде в гората, първата ви мисъл не е, че е паднала от космически кораб,“ казва Джеймс Бек, директор на базираната във Великобритания фирма Belstead Research за космическо инженерство. Той предупреждава, че не разбираме напълно риска от удари от космически отпадъци и че той може да е много по-висок, отколкото операторите на сателити искат да вярваме.

Например SpaceX, оператор на най-голямата мегаконстелация — Starlink, твърди, че техните сателити са „проектирани да се разрушават“ и напълно изгарят при повторното навлизане в атмосферата.

Но Бек, който е извършил множество тестове в аеродинамични тръби с макети на сателити, казва, че резултатите от тези експерименти пораждат съмнения. Някои компоненти на спътниците са изработени от устойчиви материали като титан и специални композитни сплави, които не се стопяват дори при екстремните температури, възникващи при хиперзвуково спускане през атмосферата.

„Работили сме за някои производители на малки сателити и основният им проблем е, че резервоарите достигат земята,“ казва Бек. „При по-големи сателити, около 800 килограма, очакваме две или три части от тях да достигнат земята.“

Калкулиране на рисковете

Количественото определяне на риска от космически отломки е предизвикателство. Международната организация за гражданска авиация (ICAO) казва, че „бързият ръст в разгръщането на сателити представлява ново предизвикателство“ за авиационната безопасност, което „не може да бъде количествено определено със същата точност като по-утвърдени рискове“.

Но Федералната авиационна администрация на САЩ е изчислила някои предварителни цифри за риска за полетите. В анализ от 2023 г. агенцията оценява, че до 2035 г. рискът един самолет годишно да претърпи катастрофален удар от космически отломки ще бъде около 7 на 10 000. Такъв сблъсък би разрушил самолета незабавно или би довел до бърза загуба на налягане, застрашавайки живота на всички на борда.

Рискът за хората на земята ще бъде много по-висок. Арън Боли, доцент по астрономия и изследовател на космически отломки в Университета на Британска Колумбия, Канада, казва, че ако сателитите не се разрушават напълно, рискът от смърт или нараняване на човек от удар на космически боклук на земята може да достигне около 10% годишно до 2035 г. Това би означавало, че средно веднъж на десетилетие човек на Земята може да бъде ударен от космически отломък. В своя доклад FAA оценява риска още по-високо при подобни предположения, предвиждайки, че „един човек на планетата може да бъде ранен или убит на всеки две години.“

Експертите започват да обмислят как да включат космическите отломки в своите процеси за авиационна безопасност. Например германската компания за космическо наблюдение Okapi Orbits, в сътрудничество с Германския аерокосмически център и Европейската организация за безопасност на въздушната навигация (Eurocontrol), проучва начини за адаптиране на системите за управление на въздушния трафик, така че пилотите и диспечерите да получават навременни и точни предупреждения за заплахи от космически отломки.

Но прогнозирането на траекторията на космическите отломки също е изключително трудно. През последните години напредъкът в изкуствения интелект помогна за подобряване на прогнозите за движението на обекти в космическия вакуум, потенциално намалявайки риска от орбитални сблъсъци. Но засега тези алгоритми не могат да отчетат правилно ефектите на постепенно уплътняващата се атмосфера, която космическият боклук среща при повторното си навлизане в нея. Радарни и телескопни наблюдения помагат, но точното място на удара става ясно непосредствено преди самото събитие.

„Дори при високоточни модели има толкова много променливи, че е трудно да се определи много точно мястото на повторно навлизане. Космическият боклук обикаля планетата на всеки час и половина, така че ако имате неопределености от порядъка на 10 минути, това ще има драстични последици за мястото, където може да падне“, казва Ньорд Егген, анализатор на данни в Okapi Orbits. 

Затваряния на въздушните пространства

За авиационните компании проблемът не е само потенциалният удар, колкото и катастрофален да бъде той. За да се избегнат инциденти, властите вероятно временно ще затварят въздушното пространство в рисковите региони, което създава закъснения и струва пари. Боли и негови колеги оценяват, че натоварените въздушни коридори като Северна Европа или североизточните Съединени щати вече имат около 26% шанс да изпитат поне едно прекъсване на година заради повторното навлизане на голям космически отпадък. След като всички планирани констелации бъдат напълно разположени, затварянията на въздушното пространство заради опасности от космически отпадъци може да станат почти толкова чести, колкото и тези заради лошо време.

Тъй като текущите прогнози за повторно навлизане са ненадеждни, много от тези затваряния може да се окажат ненужни.

Например, когато 21-тонната китайска мегаракета Long March падаше към Земята през 2022 г., прогнозите сочеха, че отломките ѝ може да се разпръснат над Испания и части от Франция. В крайна сметка ракетата се разби в Тихия океан. Но 30-минутното затваряне на южноевропейското въздушно пространство забави и пренасочи стотици полети.

Междувременно международните регулатори настояват операторите на сателити и ракетни носители да извеждат големи спътници и ракетни тела от орбита по контролиран начин, когато е възможно, като внимателно ги насочват към отдалечени части на океана, използвайки остатъчно гориво.

Европейската космическа агенция оценява, че в момента само около половината от ракетните тела, които навлизат в атмосферата, го правят по контролиран начин.

Освен това около 2 300 стари и вече неконтролируеми ракетни тела все още се намират в орбита, приближавайки се бавно към Земята, без механизми, които биха позволили операторите да ги насочат безопасно към океана.

„Има достатъчно материал там горе, че дори да променим практиките си, пак ще имаме всички тези ракетни тела, които в крайна сметка ще навлязат отново. Въпреки че вероятността космически отломки да ударят директно самолет е малка, има много по-голям шанс те да се разпръснат и да паднат над натоварено въздушно пространство", обясняват експертите.