Ученые раскрыли правду о космическом мусоре: частота его падения на Землю зависит от Солнца

Почему активность Солнца заставляет обломки падать быстрее?

Низкая околоземная орбита, расположенная на высоте от 400 до 2 000 километров, сегодня является самым востребованным регионом космоса. Именно здесь работают спутники наблюдения, системы интернет-связи вроде Starlink и научные аппараты. Однако это пространство переполнено космическим мусором – отработанными ступенями ракет и обломками старых спутников, которые угрожают новым миссиям из-за риска возникновения эффекта домино после столкновений. Новое исследование, результаты которого опубликовали 6 мая в журнале Frontiers in Astronomy and Space Sciences, проливает свет на то, как естественные циклы Солнца помогают очищать орбиту, но в то же время создают проблемы для действующих миссий.

Смотрите также Какие последствия нас ждут, если все спутники вдруг выйдут из строя

Ученая Аиша М. Ашруф из космической физики Космического центра имени Викрама Сарабхаи в Индии вместе с коллегами проанализировала траектории 17 объектов космического мусора за 36-летний период. Объекты, за которыми наблюдали, были запущены еще в 1960-х годах и находятся на высоте от 600 до 800 километров, делая полный оборот вокруг планеты за 90 – 120 минут.

Здесь мы показываем, что космический мусор вокруг Земли теряет высоту гораздо быстрее, когда Солнце активнее, 
– прокомментировала Аиша М. Ашруф.

По ее словам, впервые удалось установить, что после достижения определенного уровня солнечной активности процесс потери высоты значительно ускоряется. Это наблюдение, как ожидается, станет ключевым для планирования устойчивых космических операций в будущем.

Причина такого явления кроется в 11-летнем цикле солнечной активности. Когда количество солнечных пятен растет, звезда излучает больше ультрафиолетового света и заряженных частиц, таких как ядра гелия и тяжелые ионы. Это излучение нагревает земную термосферу, расположенную на высоте от 100 до 1 000 километров. Нагретая атмосфера расширяется вверх, что повышает плотность воздуха на высотах, где движутся спутники. Это создает дополнительное сопротивление, которое тормозит объекты, заставляя их опускаться ниже, буквально падая вниз, пишет Phys.org.

Где предел

Используя данные Немецкого исследовательского центра геонаук в Потсдаме, ученые обнаружили критический порог: как только солнечная активность достигает примерно 67% от своего пика, космический мусор пересекает так называемую границу перехода. После этого скорость падения объектов резко возрастает.

Этот порог, кажется, связан не с фиксированным значением солнечной радиации, а скорее с тем, насколько Солнце близко к пику своей активности, 
– объясняет Ашруф.

Она отмечает, что в этот период Солнце производит более интенсивное экстремальное ультрафиолетовое излучение, что может быть вызвано изменениями в солнечных процессах.

Зачем это нам нужно

Это открытие имеет критическое значение для современных спутников, которые вынуждены выполнять активные маневры для удержания своей позиции.

Наши результаты свидетельствуют о том, что когда солнечная активность превышает определенные уровни, спутники – как и космический мусор – быстрее теряют высоту, поэтому нужно больше коррекций орбиты, 
– говорит Аиша М. Ашруф.

Это непосредственно влияет на продолжительность пребывания аппаратов в космосе и объемы топлива, необходимого для миссий, особенно тех, запущенных вблизи солнечного максимума.

Смотрите также Не если, а когда: ученые говорят, что катастрофа с космическим мусором неизбежна

Проблема космического мусора: насколько "грязная" наша орбита

Космический мусор – одна из самых серьезных и наименее заметных для широкой публики проблем современной космонавтики. Начиная с 1957 года, когда на орбиту вывели первый искусственный спутник Земли, человечество постепенно превратило околоземное пространство в настоящую свалку.

Сколько мусора сейчас на орбите

По состоянию на апрель 2025 года Европейское космическое агентство зафиксировало более 40 000 искусственных объектов на орбите, которые регулярно отслеживаются сетями космического наблюдения. Но это лишь верхушка айсберга – объекты, достаточно большие для отслеживания.

По статистическим моделям, на орбите находится около 54 000 объектов размером более 10 сантиметров, более 1,2 миллиона обломков от 1 до 10 сантиметров и примерно 140 миллионов фрагментов размером от 1 миллиметра до 1 сантиметра. Общая масса всех объектов на орбите составляет более 13 000 тонн – примерно как вес Эйфелевой башни, пишет Polytechnique Insights.

Важно понимать, откуда берется этот мусор. Основными источниками являются отработанные ступени ракет-носителей, выведенные из строя спутники, фрагменты от столкновений и умышленного уничтожения космических аппаратов. Сегодня 96% всего орбитального мусора – ответственность трех стран: США, России и Китая, каждая из которых отвечает примерно за треть.

Как он отслеживается

Отслеживание космического мусора – чрезвычайно сложная задача. Командование космических сил США (USSPACECOM) ведет публично доступный каталог объектов на орбите через платформу space-track.org. В него входят активные спутники, выведенные из строя аппараты, ракетные ступени и обломки диаметром более 10 сантиметров на низкой орбите.

Более мелкие обломки обычно не отслеживаются из-за ограничений средств наблюдения. NASA также имеет специальную программу CARA (Conjunction Assessment Risk Analysis), которая оценивает риски столкновений для собственных космических аппаратов.

ESA отмечает, что из-за растущей орбитальной загруженности количество событий, требующих маневров уклонения, ежегодно увеличивается.

Угрозы для спутников и космических миссий

На орбите даже крошечный обломок является смертоносным снарядом. Около 130 миллионов фрагментов орбитального мусора мчатся вокруг планеты с огромными скоростями – это остатки взрывов ракетных ступеней, заброшенных спутников и фрагменты от развертывания различного оборудования. В диапазоне низких орбит около 550 километров количество обломков, представляющих угрозу, уже сопоставимо с количеством активных спутников, пишет Space.com.

Последствия этого вполне реальны. В 2025 году китайские астронавты на борту корабля "Шэньчжоу" обнаружили микроскопические трещины на иллюминаторе из-за удара космического мусора – это повлекло первую в истории китайской пилотируемой программы экстренную миссию по отправке незапланированного корабля.

Угроза синдрома Кесслера

Наиболее катастрофическим сценарием является так называемый синдром Кесслера, описанный учеными NASA еще в 1978 году: каждое столкновение порождает новые обломки, которые провоцируют новые столкновения – и так по цепочке. В наиболее переполненных орбитальных зонах количество обломков от столкновений уже превышает количество естественно сходящих с орбиты объектов,. По расчетам, количество космического мусора может удвоиться меньше чем за 50 лет, если не принимать активных мер.

Угрозы для людей на Земле

Непосредственная угроза для людей на Земле значительно меньше, но не нулевой. Большинство обломков сгорает в атмосфере во время схода с орбиты. Однако чем выше орбита объекта, тем медленнее он сходит: спутнику на высоте 400 километров нужно около десяти лет, на высоте 800 километров – двести лет, а на высоте 1000 километров – тысяча лет.

Ученые призывают чаще закрывать воздушное пространство для авиации, во избежание столкновений самолетов с обломками, которые входят в атмосферу – и это на фоне растущего объема как авиационного, так и космического трафика. Некоторые крупные фрагменты могут долетать до поверхности Земли, хотя шанс поражения человека остается чрезвычайно малым.