Заходи щодо зменшення засмічення космічного простору

Проблеми визначення

Як відомо, основні договори з міжнародного космічного права не наводять визначення термінів «космічний апарат», «космічний об'єкт», «складові частини космічного об'єкта» тощо. Водночас, з цими поняттями зазначені міжнародно-правові акти постійно оперують, а об'єкти, запущені в космічний простір, що відпрацювали свій ресурс та більше не функціонують, і частини таких об'єктів, які виникли внаслідок зіткнень або вибухів, і є саме «космічним сміттям».

Водночас, у деяких оприлюднених документах термін «космічне сміття», що іноді називається «орбітальним сміттям», був досить чітко визначений. Так, наприклад, в юридичній літературі зустрічаються наступні визначення такого сміття: «…об'єкти людської діяльності у відкритому космосі, не включаючи активні чи корисні супутники, коли не можна очікувати жодних змін в умовах їх діяльності в майбутньому», чи «… космічний об'єкт незалежно від того, чи він і досі існує, як єдине ціле, чи розлетівся на шматочки різних розмірів. В результаті цей об'єкт не функціонує, і не має жодної розумної причини чекати на поновлення його функцій»[13].

На думку відомого російського дослідника актуальних проблем МКП О.Яковенко, поняття «космічне або орбітальне сміття» - це «…будь-які штучні об'єкти на орбіті навколо Землі, які є нефункціональними та у відношенні до яких не можна очікувати початку або поновлення їх передбачуваного функціонування або функціонування, що санкціоноване, включаючи фрагменти та їхні частини. Орбітальне сміття включає недіючі космічні апарати, використані частини ракет, матеріали утворень у результаті запланованих космічних операцій, фрагменти, утворені супутниками та верхніми щаблями ракет-носіїв у результаті вибухів або зіткнень»[14].

Дещо спрощене визначення космічного сміття було прийняте Асоціацією міжнародного права (АМП), коли ця неурядова організація готувала проект міжнародного документа із захисту довкілля від шкоди, спричиненої таким сміттям. Відповідно до остаточної версії документа, схваленого на 66-й Конференції АМП в Буенос-Айресі в серпні 1994 року, «космічне сміття» включає «штучні об'єкти в космічному просторі, відмінні від активних або іншим способом використовуваних супутників, коли не очікується якої-небудь розумної зміни в умовах їх використання в майбутньому» [15].

І одне з найбільш авторитетних визначень «космічного сміття», наведене в «Технічній доповіді з космічного сміття» Науково-технічного підкомітету Комітету ООН з космосу, відомого як доповідь Рекса: «космічне сміття – це всі штучно створені об'єкти, включаючи їх фрагменти та частини, незалежно від того, чи можливо визначити їх власника, що знаходяться на навколоземній орбіті, або повернулись на Землю, які більше не функціонують і більше не зможуть функціонувати та які не можна більше використовувати за їх прямим чи будь-яким іншим призначенням»[16].

Нарешті, в «Керівних принципах із запобігання утворення космічного сміття» Комітету з використання космічного простору в мирних цілях із запобігання утворення космічного сміття, розроблених Міжагентським координаційнним комітетом з космічного сміття (МККС), останнє «… визначається як усі антропогенні об’єкти, що знаходяться на навколоземній орбіті або повертаються в атмосферу, включаючи їх фрагменти та елементи, які є нефункціональними»[17].

Отже, виходячи з цих визначень під «космічним сміттям» треба розуміти: а) супутники на орбіті, які більше не використовуються і не можуть біти використані за своїм прямим призначенням; б) використані ступені ракет та обладнання, яких позбавляються під час рутинних операційних етапів польоту; в) об'єкти, частини об'єктів та обладнання, що виникли внаслідок руйнування (в результаті вибуху чи зіткнення); г) сміття, що виникло в процесі експлуатації космічних об'єктів (частинки фарби, твердого палива та ін.); д) сміття, що виникло внаслідок життєдіяльності екіпажу космічного об'єкта.

Такі визначення передбачають, що перелічені вище об'єкти, які повертаються на Землю, також вважаються космічним сміттям, хоча до цього часу в дослідженнях проблеми до уваги брались лише об'єкти, що знаходяться на орбіті.

Сучасні наукові дослідження проблеми космічного сміття можна поділити за такими напрямами: а) вимірювання в космосі; б) створення каталогів й баз даних засміченості орбіти; в) моделювання засміченості космічного простору; г) моделювання характеристик орбітальних об’єктів; д) оцінювання (розрахунки) ризиків зіткнень з космічним сміттям; е) розроблення технологій конструювання та виготовлення космічної техніки, безпечної з точки зору генерування космічного сміття на усіх етапах створення та експлуатації цієї техніки; є) проектування методів і засобів боротьби з існуючим сміттям у космосі; ж) розроблення й прийняття загальновизнаних правових механізмів (принципів) протидії подальшому засміченню космічного простору.

Вимірювання в космосі (радіолокаційні та оптичні) допомагають встановлювати розміри, місцезнаходження космічного сміття як на низьких, так і на високих орбітах і становлять фактологічну основу для наступного створення каталогів й баз даних засміченості навколоземного космічного простору.

Створення каталогів й баз даних засміченості орбіти – дозволяють уявити параметри орбіти, на основі яких можна визначити й спрогнозувати рух по ній, й таким чином забезпечити кореляцію з даними орбітальних об’єктів, а також слугує джерелом вихідних даних для моделювання характеристик орбітальних об’єктів. Каталогізація сміття є важливим параметром прогнозування стану орбітального середовища на майбутнє.

Моделювання засміченостікосмічного простору забезпечує математичний опис розподілу об’єктів у космічному просторі, їх руху і може застосовуватися для оцінювання ризиків зіткненьз космічним сміттям і шкоди, спричиненої таким сміттям.

Математичний опис розподілу і руху об’єктів у космічному просторі дозволяє розроблювати каталоги можливих небезпечних зближень і алгоритми прийняття рішень про проведення необхідних маневрів ухилення діючих КА від існуючого в навколоземному просторі сміття.

Моделювання експлуатаційних характеристик орбітальних об’єктів сприяє удосконаленню технологій конструювання та виготовлення космічної техніки, безпечних з точки зору генерування космічного сміття на усіх етапах створення та експлуатації цієї техніки, а також розробленню систем захисту КА від пошкоджень наявним в космосі сміттям.

Інформування про небезпеку, пов'язану із засміченістю навколоземного простору, і джерела утворення космічного сміття, а також проектування і реалізація заходів щодо зменшення засмічення дозволили дещо знизити останнім часом темпи зростання цієї загрози.

Проблеми визначення

Як відомо, основні договори з міжнародного космічного права не наводять визначення термінів «космічний апарат», «космічний об'єкт», «складові частини космічного об'єкта» тощо. Водночас, з цими поняттями зазначені міжнародно-правові акти постійно оперують, а об'єкти, запущені в космічний простір, що відпрацювали свій ресурс та більше не функціонують, і частини таких об'єктів, які виникли внаслідок зіткнень або вибухів, і є саме «космічним сміттям».

Водночас, у деяких оприлюднених документах термін «космічне сміття», що іноді називається «орбітальним сміттям», був досить чітко визначений. Так, наприклад, в юридичній літературі зустрічаються наступні визначення такого сміття: «…об'єкти людської діяльності у відкритому космосі, не включаючи активні чи корисні супутники, коли не можна очікувати жодних змін в умовах їх діяльності в майбутньому», чи «… космічний об'єкт незалежно від того, чи він і досі існує, як єдине ціле, чи розлетівся на шматочки різних розмірів. В результаті цей об'єкт не функціонує, і не має жодної розумної причини чекати на поновлення його функцій»[13].

На думку відомого російського дослідника актуальних проблем МКП О.Яковенко, поняття «космічне або орбітальне сміття» - це «…будь-які штучні об'єкти на орбіті навколо Землі, які є нефункціональними та у відношенні до яких не можна очікувати початку або поновлення їх передбачуваного функціонування або функціонування, що санкціоноване, включаючи фрагменти та їхні частини. Орбітальне сміття включає недіючі космічні апарати, використані частини ракет, матеріали утворень у результаті запланованих космічних операцій, фрагменти, утворені супутниками та верхніми щаблями ракет-носіїв у результаті вибухів або зіткнень»[14].

Дещо спрощене визначення космічного сміття було прийняте Асоціацією міжнародного права (АМП), коли ця неурядова організація готувала проект міжнародного документа із захисту довкілля від шкоди, спричиненої таким сміттям. Відповідно до остаточної версії документа, схваленого на 66-й Конференції АМП в Буенос-Айресі в серпні 1994 року, «космічне сміття» включає «штучні об'єкти в космічному просторі, відмінні від активних або іншим способом використовуваних супутників, коли не очікується якої-небудь розумної зміни в умовах їх використання в майбутньому» [15].

І одне з найбільш авторитетних визначень «космічного сміття», наведене в «Технічній доповіді з космічного сміття» Науково-технічного підкомітету Комітету ООН з космосу, відомого як доповідь Рекса: «космічне сміття – це всі штучно створені об'єкти, включаючи їх фрагменти та частини, незалежно від того, чи можливо визначити їх власника, що знаходяться на навколоземній орбіті, або повернулись на Землю, які більше не функціонують і більше не зможуть функціонувати та які не можна більше використовувати за їх прямим чи будь-яким іншим призначенням»[16].

Нарешті, в «Керівних принципах із запобігання утворення космічного сміття» Комітету з використання космічного простору в мирних цілях із запобігання утворення космічного сміття, розроблених Міжагентським координаційнним комітетом з космічного сміття (МККС), останнє «… визначається як усі антропогенні об’єкти, що знаходяться на навколоземній орбіті або повертаються в атмосферу, включаючи їх фрагменти та елементи, які є нефункціональними»[17].

Отже, виходячи з цих визначень під «космічним сміттям» треба розуміти: а) супутники на орбіті, які більше не використовуються і не можуть біти використані за своїм прямим призначенням; б) використані ступені ракет та обладнання, яких позбавляються під час рутинних операційних етапів польоту; в) об'єкти, частини об'єктів та обладнання, що виникли внаслідок руйнування (в результаті вибуху чи зіткнення); г) сміття, що виникло в процесі експлуатації космічних об'єктів (частинки фарби, твердого палива та ін.); д) сміття, що виникло внаслідок життєдіяльності екіпажу космічного об'єкта.

Такі визначення передбачають, що перелічені вище об'єкти, які повертаються на Землю, також вважаються космічним сміттям, хоча до цього часу в дослідженнях проблеми до уваги брались лише об'єкти, що знаходяться на орбіті.

Сучасні наукові дослідження проблеми космічного сміття можна поділити за такими напрямами: а) вимірювання в космосі; б) створення каталогів й баз даних засміченості орбіти; в) моделювання засміченості космічного простору; г) моделювання характеристик орбітальних об’єктів; д) оцінювання (розрахунки) ризиків зіткнень з космічним сміттям; е) розроблення технологій конструювання та виготовлення космічної техніки, безпечної з точки зору генерування космічного сміття на усіх етапах створення та експлуатації цієї техніки; є) проектування методів і засобів боротьби з існуючим сміттям у космосі; ж) розроблення й прийняття загальновизнаних правових механізмів (принципів) протидії подальшому засміченню космічного простору.

Вимірювання в космосі (радіолокаційні та оптичні) допомагають встановлювати розміри, місцезнаходження космічного сміття як на низьких, так і на високих орбітах і становлять фактологічну основу для наступного створення каталогів й баз даних засміченості навколоземного космічного простору.

Створення каталогів й баз даних засміченості орбіти – дозволяють уявити параметри орбіти, на основі яких можна визначити й спрогнозувати рух по ній, й таким чином забезпечити кореляцію з даними орбітальних об’єктів, а також слугує джерелом вихідних даних для моделювання характеристик орбітальних об’єктів. Каталогізація сміття є важливим параметром прогнозування стану орбітального середовища на майбутнє.

Моделювання засміченостікосмічного простору забезпечує математичний опис розподілу об’єктів у космічному просторі, їх руху і може застосовуватися для оцінювання ризиків зіткненьз космічним сміттям і шкоди, спричиненої таким сміттям.

Математичний опис розподілу і руху об’єктів у космічному просторі дозволяє розроблювати каталоги можливих небезпечних зближень і алгоритми прийняття рішень про проведення необхідних маневрів ухилення діючих КА від існуючого в навколоземному просторі сміття.

Моделювання експлуатаційних характеристик орбітальних об’єктів сприяє удосконаленню технологій конструювання та виготовлення космічної техніки, безпечних з точки зору генерування космічного сміття на усіх етапах створення та експлуатації цієї техніки, а також розробленню систем захисту КА від пошкоджень наявним в космосі сміттям.

Інформування про небезпеку, пов'язану із засміченістю навколоземного простору, і джерела утворення космічного сміття, а також проектування і реалізація заходів щодо зменшення засмічення дозволили дещо знизити останнім часом темпи зростання цієї загрози.

Заходи щодо зменшення засмічення космічного простору

Для зниження засміченості космосу дрібнодисперсними частками, на думку російських експертів[18], необхідні наступні заходи:

- переважне використання в космосі рушійних установок з паливом, при згорянні якого не утворюються тверді частки;

- використання на ракетних щаблях і космічних апаратах матеріалів і покриттів, які незначному ступеню піддаються ерозійній емісії при впливі факторів космічного простору;

- спуск з орбіти або перехід на більш високу орбіту космічних об'єктів.

Всі ці технічні питання мають важливе значення для майбутньої роботи над міжнародно-правовими аспектами техногенного засмічення навколоземного космічного простору.

Руйнації були викликані, в основному, вибухами і меншою мірою зіткненнями. Аналіз випадкових руйнацій КА і верхніх ступенів показав, що спуск з орбіти або пасивація (скидання енергії) після виконання космічним апаратом своєї задачі дозволяє запобігти великій частці таких випадків.

До числа ефективних заходів належать спалювання або продування невикористаного палива, розрядка акумуляторних батарей, вивільнення рідин з-під тиску і т.д.

Ймовірність випадкового зіткнення на навколоземній орбіті на даний час є незначною. Відомий лише один доведений випадок несподіваного зіткнення двох каталогізованих об'єктів. У 1996 році в результаті зіткнення з уламком, утвореним в результаті вибуху верхньої ступені РН Аріан була частково порушена працездатність діючого французького супутника CERISE.

Об'єкти космічного сміття малих розмірів (менших за декілька міліметрів) завдавали ушкодження діючим космічним системам, проте, як відомо, не вплинули на результати польотів. Збільшення числа і розмірів супутників веде до підвищення ймовірності зіткнення на орбіті. Стосовно космічних апаратів на ННО, що завершують програму польоту, значному скороченню ймовірності зіткнень буде сприяти їхнє зведення з орбіти (контрольований маневр повернення в атмосферу) або переведення на нижчу орбіту. Що стосується КА на вищих орбітах, то достатньо ефективним заходом може бути їхнє виведення на орбіти поховання.