Супутники знищують озоновий шар: вчені пропонують нове рішення

Щороку тисячі супутників, які завершили свій життєвий цикл, падають до Землі та згоряють в атмосфері. За собою вони залишають шлейф хімічних речовин, які поступово руйнують озоновий шар. Це відбувається згідно з планом: концепція «проєктування для знищення» є стандартним підходом до створення супутників, які розпадаються під час повторного входу в атмосферу, обмежуючи загрозу космічного сміття для інших супутників та Землі внизу. Однак оскільки люди запускають та спалюють більше супутників, ніж будь-коли раніше, екологічні наслідки зростають.

Тепер дослідники з європейської компанії MaiaSpace, дочірньої компанії ArianeGroup, яка виробляє ракети-носії, перевертають цю ідею з ніг на голову. Вони стверджують, що підхід «проєктування для незнищення» може допомогти захистити атмосферу від наших космічних апаратів.

У нещодавній науковій роботі співробітники MaiaSpace Антуанетт Отт та Крістоф Бонналь стверджують, що нова стратегія завершення життєвого циклу супутників може зменшити негативний вплив на довкілля. Їхнє запропоноване рішення має власні виклики, зокрема ризик падіння уламків на Землю, але пошук правильного шляху вперед залежатиме від зважування небезпек обох стратегій.

Забруднення від супутників, які повертаються в атмосферу, стало дедалі більшою загрозою для верхніх шарів атмосфери, особливо для озонового шару в стратосфері, який захищає Землю від ультрафіолетового випромінювання. Коли супутники згоряють під час повторного входу в атмосферу, вони виробляють крихітні частинки оксиду алюмінію. Ці оксиди каталізують руйнівні реакції між озоном та атмосферним хлором, що виснажує природний радіаційний щит.

Дослідження 2024 року виявило, що типовий супутник вагою 250 кілограмів, який приблизно на 30 відсотків складається з алюмінію, може генерувати близько 30 кілограмів наночастинок оксиду алюмінію, коли згорає в атмосфері. Дослідження показало, що зростаюча кількість супутників, які повертаються в атмосферу, спричинила вражаюче восьмикратне збільшення шкідливих оксидів в атмосфері Землі за шість років.

Нове дослідження пропонує, що підхід «проєктування для незнищення» може бути кращим варіантом. Інженери проєктуватимуть супутники, здатні пережити перегріте падіння крізь атмосферу Землі. Автори роботи припускають, що супутники проходитимуть контрольований маневр повторного входу в атмосферу, щоб мінімізувати ризик падіння космічного сміття на населені райони на землі.

Якщо підхід незнищення стане нормою, це, ймовірно, означатиме вищі витрати для операторів супутників. Їхні космічні апарати повинні бути достатньо міцними, щоб пережити повторний вхід в атмосферу, і, ймовірно, потребуватимуть двигунів та палива, щоб гарантувати, що супутники приземляться десь глибоко в Тихому океані, далеко від суші чи людей.

«Проєктування космічних об'єктів тепер стикається з питанням: чи слід розробляти апарат так, щоб він повністю згорав, що означає, що уламки, які вижили, можуть збільшити ризик жертв, чи він повинен прагнути мінімізувати викиди частинок та газів в атмосферу, тим самим обмежуючи довгострокову шкоду довкіллю?» — написали дослідники в роботі.

Питання вибору між двома підходами стає все більш актуальним у міру того, як космічна індустрія розширюється. Приватні компанії запускають мегасузір'я супутників, які складаються з тисяч апаратів, і всі вони колись потребуватимуть утилізації. Кожен з цих супутників потенційно може внести свій внесок у накопичення шкідливих речовин в атмосфері.

Концепція контрольованого повернення супутників не є абсолютно новою, але її масштабне впровадження вимагатиме значних змін у підходах до проєктування космічних апаратів. Супутники повинні бути не лише міцнішими, але й обладнаними системами, які дозволять точно керувати їхнім падінням. Це означає додаткову масу, складність та вартість кожного запуску.

Водночас вчені наголошують, що довгострокові екологічні наслідки поточної практики можуть виявитися набагато серйознішими, ніж здається на перший погляд. Озоновий шар відновлюється повільно, і його подальше виснаження може мати катастрофічні наслідки для життя на Землі.