Новое исследование показывает: изменение климата, вызванное выбросами парниковых газов, влияет не только на поверхность Земли, но и на околоземное пространство. По оценкам учёных из Массачусетского технологического института (MIT), к 2100 году потепление атмосферы, вызванное этими газами, может привести к значительному росту количества космического мусора на низкой околоземной орбите.
Согласно данным, опубликованным в журнале Nature Sustainability и озвученным агентством Associated Press, доступное для размещения спутников пространство на орбите может сократиться на треть, а в худшем случае — до 82%. В исследовании подробно объясняется, как парниковые газы, такие как углекислый газ, воздействуют на термосферу — верхний слой атмосферы, в котором вращаются Международная космическая станция и большинство спутников.
Если у поверхности Земли парниковые газы задерживают тепло и вызывают глобальное потепление, то в термосфере они, напротив, способствуют его излучению в космос. Это приводит к охлаждению и сжатию термосферы. Сжатие снижает плотность атмосферы на высоте полёта спутников, и это оказывает прямое влияние на сопротивление воздуха, которое замедляет движение объектов и способствует их сходу с орбиты.
Ведущий автор исследования, докторант MIT Уильям Паркер, поясняет: атмосфера играет ключевую роль в естественном очищении орбиты от мусора. Обычно атмосферное сопротивление постепенно снижает скорость старых спутников и обломков, заставляя их входить в плотные слои атмосферы, где они сгорают. Однако при уменьшении плотности термосферы этот процесс замедляется — космический мусор остаётся на орбите значительно дольше, увеличивая риск столкновений.
Космический мусор — угроза для спутников
В настоящее время на низкой околоземной орбите, расположенной на высоте от 200 до 2000 километров, функционирует более 10 000 спутников. Они играют важнейшую роль в обеспечении связи, навигации, прогнозировании погоды и мониторинге климата. Однако среди них находятся миллионы фрагментов космического мусора — от неработающих спутников и обломков ракет до мелких частиц краски.
По данным Аэрокосмической корпорации (The Aerospace Corporation), даже объект размером с чернику может нанести при столкновении ущерб, сопоставимый с падением наковальни. Учёные предупреждают: увеличение числа таких частиц повышает вероятность аварий, способных вызвать цепную реакцию — так называемый синдром Кесслера, при котором столкновения создают всё больше фрагментов, увеличивая плотность мусора и делая орбиту ещё более опасной.
В итоге возрастает угроза для действующих спутников и пилотируемых миссий, а в долгосрочной перспективе возможно даже блокирование отдельных орбитальных высот для дальнейшего использования. В исследовании MIT подчёркивается, что особенно перегруженными стали орбитальные зоны, занятые так называемыми мегасозвездиями спутников — например, проектом Starlink компании SpaceX.
Потенциальные решения и нерешённые проблемы
Для предотвращения дальнейшего накопления мусора учёные предлагают активные меры по его удалению, однако реализация таких проектов остаётся сложной как с технической, так и с финансовой точки зрения. В 2022 году китайский спутник впервые успешно перехватил неработающий аппарат и переместил его на «орбиту захоронения». В 2024 году японская компания Astroscale провела эксперимент по магнитному захвату фрагментов ракеты. Несмотря на эти достижения, подобные операции всё ещё редки, дороги и ограничены в масштабе.
По словам Паркера, сокращение выбросов парниковых газов становится критически важным не только для защиты земной экосистемы, но и для обеспечения устойчивого функционирования околоземного космического пространства. Согласно моделированию MIT, если выбросы продолжат расти, то к концу XXI века пропускная способность низкой орбиты может снизиться на 50–66% по сравнению с уровнем 2000 года. В наиболее неблагоприятном сценарии потери могут достичь 82%, что поставит под угрозу реализацию многих будущих космических программ.