Спутники все чаще сталкиваются с космическим мусором в результате снижения плотности в верхних слоях атмосферы.
Согласно новому исследованию Британской антарктической службы, повышение уровня CO2 в атмосфере Земли приведет к долгосрочному снижению плотности воздуха на больших высотах. Такая уменьшенная плотность сократит лобовое сопротивление объектов, находящихся на орбите в верхних слоях атмосферы на высоте от 90 до 500 км, что продлит срок службы космического мусора и повысит риск столкновений между обломками и спутниками.
Поскольку общество становится все более зависимым от спутников для навигационных систем, мобильной связи и наблюдения за Землей, столкновения могут вызвать серьезные проблемы, если спутники, которые стоят миллиарды долларов, будут повреждены.
Исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, представляет собой первый реалистичный прогноз изменения климата в верхних слоях атмосферы на следующие 50 лет. Хотя во многих исследованиях изучались изменения, которые произойдут в нижних и средних слоях атмосферы, исследования сценариев на больших высотах гораздо более ограничены.
По состоянию на март 2021 года на низкой околоземной орбите (на высоте до 2000 км) находилось около 5000 активных и неработающих спутников, и это число увеличилось на 50% за предыдущие два года. Есть различные компании, планирующие добавить еще тысячи в следующем десятилетии. После вывода из эксплуатации спутники продолжают двигаться по орбите, но постепенно замедляются из-за атмосферного сопротивления, снижая свою орбитальную высоту до тех пор, пока не сгорают в нижних слоях атмосферы.
Текущие руководящие принципы, установленные Межагентским координационным комитетом по космическому мусору, советуют операторам спутников убедиться, что выведенные из эксплуатации спутники сойдут с орбиты в течение 25 лет, но снижение плотности атмосферы приведет к ошибкам в планировании и расчетах.
В отличие от нижней атмосферы средняя и верхняя атмосфера охлаждаются. Это приводит к снижению плотности с практическими последствиями для сопротивления таких объектов, как заброшенные спутники и мусор, связанный с космическими полетами на этих высотах. С уменьшением лобового сопротивления продлевается срок службы этих объектов, объекты дольше остаются на орбите и возрастает риск столкновения с активными спутниками, а также с другим космическим мусором.
Ингрид Кноссен, независимый научный сотрудник NERC Британской антарктической службы, использовала глобальную модель всей атмосферы на высоте до 500 км для моделирования изменений в верхних слоях атмосферы до 2070 года. Она сравнила свои прогнозы с данными за последние 50 лет и обнаружила, что даже при сценарии умеренных будущих выбросов прогнозируемое среднее похолодание и снижение плотности верхних слоев атмосферы примерно в два раза сильнее, чем наблюдалось в прошлом.
По данным Европейского космического агентства, на низкой околоземной орбите находится более 30 000 отслеживаемых фрагментов мусора диаметром более 10 см и 1 миллион объектов мусора размером более 1 см.
