Във време на пандемия пространството може да изглежда като най-безопасната дестинация този сезон. Завършихме частни полети в космоса, мисии до Марс или изстрелването на сателитни мегасъзвездия. Астрономът Иржи Шилха, който се занимава с космически отломки, разказва за това какво търсим на Марс, как ще изглежда космическото пътуване и дали го замърсяваме преди първата обиколка.

почистването

В интервюто можете също да прочетете:

  • с какво ще трябва да се изправят колонизаторите на Марс и Луната;
  • на какви условия, освен богатство, ще трябва да отговарят космическите туристи;
  • колко сателити кръжат над главата и дали е безопасно;
  • къде излезлият от експлоатация спътник (не) ще лети;
  • как изглежда почистването на орбитата.

Можете да прочетете тази статия благодарение на ESET Science Award - награда, която подкрепя изключителна наука в Словакия.

Тази година първата частна компания изведе хора в космоса, НАСА изпрати нов марсоход до Марс, китайски марсоход или сонда на Арабски Емирства също се насочват към там. Нови космически състезания или ние сме дълго в средата им?

Това не са космически състезания като по време на Студената война. По-скоро страните се стремят да се придържат към своите дългосрочни стратегически планове и да работят заедно. Например Обединените арабски емирства, които едва наскоро създадоха космическа агенция, работят с университет в Колорадо за разработване на сателит.

Друг пример е сътрудничеството между руските и европейските космически агенции, които искат да изпратят сателит и марсоход на Марс. В момента държавите осъзнават, че ще бъде по-лесно да влезе в космоса, ако обединят силите си.

Защо толкова много страни са решили да изследват Марс?

Подобно на Земята и Венера, Марс е в "зелената зона" около Слънцето. Около звездата има ограничена температурна зона, в която на планетите може да съществува течна вода. Така че не е твърде студено, за да замръзне, но не е твърде горещо, за да се изпари. Ние сме идеално разположени в центъра, Венера е по-близо до Слънцето, а Марс е на външния ръб.

Това го прави добър кандидат за място за живеене. В момента имаме доста хипотеза, че той е бил там по-рано в миналото и е изчезнал, но това също е изключително интересно за нас.

Какво се изследва в момента на Марс?

На първо място, ние търсим някои следи от живота. Не търсим бозайници, а по-скоро микроби и техните следи. Най-много ни интересува дали този живот е бил там, как е възникнал и защо е изчезнал.

Тъй като изглежда, че има вода, Марс също е добър кандидат за възможна колонизация. Следователно ние също изучаваме геология и климат там и неговото магнитно поле също е интересно.

Астроном: Пилотираният полет на SpaceX на МКС е крайъгълен камък, очаквам бум в космическия туризъм

Защо слабото магнитно поле е проблем?

Той е много слаб. Ето защо Марс може да загуби голяма част от атмосферата си и да загуби много вода.

Нашето Слънце излъчва енергийно силно заредени частици и ние сме защитени от тях благодарение на електромагнитното поле на Земята. Ако нямахме защита, тези частици можеха да накарат атмосферата да се разпадне и да се разпръсне в космоса. На Земята виждаме леко взаимодействие с тези частици под формата на сияние.

Какво ще трябва да намерим на Марс, за да построим колония там?

Когато говорим за колонизацията на небесното тяло, ние винаги сме първите, които търсим елементи, които биха помогнали на човек да оцелее там дълго време. Достатъчно вода е отново основата, защото можете да я разградите до кислород и водород. И двата елемента могат да се използват като гориво. Това може да се използва, за да ви върне от повърхността на Марс обратно в орбита и след това обратно на Земята, ако искате да пътувате.

Предимството на колонизирането на Марс е, че за разлика от Луната той има атмосфера. Може също да ни предпази от слънчева светлина или метеороиди. Космическите тела имат скорост от десетки километри в секунда. По този начин дори много малка частица би убила потенциален гражданин на месеца, ако не беше защитен.

Визуализация на сондата Надежда над повърхността на Марс. Източник - TASR/AP

Космическа агенция вече планира пилотирана мисия до Марс?

НАСА планира да изведе човека на Марс през първата половина на 30-те години. Планът е да изведем човек в орбита около Луната и да създадем там постоянна станция. Това би помогнало за снабдяването както на Луната, така и на Марс, ако по-късно имаше колонии. Разбира се, има много технически и политически неща, които могат да повлияят на тези планове.

Колко време пътува до Марс?

И до луната?

От какво ще трябва да се предпазим на Марс?

През лятото електромагнитното лъчение от слънцето може би ще бъде най-големият проблем там. Ракетата ще трябва да бъде защитена с някакви щитове. Докато оставаме на Марс, ще трябва да създадем и безопасна атмосфера на гарата. Ако имате твърде много кислород във въздуха, той е лесно запалим, така че ще ни трябва и азот, за да го балансираме и атмосферата беше стабилна.

Нека се заемем с по-кратките полети, които човечеството вече е успяло да покори. Демонстрационни полети на SpaceX се проведоха наскоро. Това беше първият път, когато частна компания изпраща човешки екипаж в космоса. Така нареченият остър екипаж трябва да лети през септември. Как ще се различава от предишните?

Това, което видяхме в Flight Demo 2, ще бъде много подобно на това, което се случва в Flight Crew1. Единствената разлика ще бъде, че ще лети четиричленен екипаж, а не двучленен екипаж. Интересно е, че на борда ще бъде японски астронавт. Това потвърждава, че НАСА планира да си сътрудничи в международен план.

Полетът трябва да бъде част от нормалното въртене до международната станция на МКС. Така че ще бъде класическа космическа "совалка" с тази разлика, че ракетата е собственост на частна компания.

Каква е връзката между SpaceX и NASA? Предполагам, че не мога просто да летя в космоса като частна компания, въпреки че разполагам с технологията?

SpaceX спечели състезание за разработване на пътнически кораб за НАСА. Така че НАСА буквално ги поръча. Те имат петгодишен договор, по време на който SpaceX ще трябва редовно да води астронавти до Международната космическа станция около три пъти годишно. Тогава ще видим какво следва.

Кога богатите космически туристи ще могат да летят в космоса?

Първите два полета могат да започнат през следващата година.

Crew Dragon Demo-2 е тестов полет на космическия кораб Crew Dragon на SpaceX до Международната космическа станция (МКС). На снимката са астронавтите Робърт Л. Бенкен (вляво) и Дъглас Г. Хърли. Снимка - AP

Полетът в космоса е доста физически трудна работа. Космическите туристи ще трябва да преминат специално обучение и ще има някои здравословни ограничения по време на полетите?

Космическият турист трябва да е във физическа форма и не трябва да има проблем с натиск или сърце, например. Мисля, че обучението и подготовката ще бъдат по-дълги от самия полет.

Най-лошите са само стартът и кацането, където върху организма се оказва огромно физиологично натоварване под формата на претоварване. Но като цяло мисля, че е толкова лесно да си представим, колкото въртележка. Не всеки може да отиде и на екстремни влакчета с влакчета. А космическите полети ще бъдат доста грубо пътуване за непрофесионалистите, за които да се подготвят.

Вече знаем колко биха могли да струват подобни полети около Земята?

Засега едно място струва 50-60 милиона евро.

Ще отидете да погледнете в космоса?

Все още не ме е харесало. Харесва ми да гледам Вселената от Земята.

Може ли животът на Земята да идва от Марс? НАСА ще изпрати нов ровър и хеликоптер до червената планета

Други амбициозни космически проекти тази година са OneWeb и Starlink. Двете компании вече изведоха в орбита няколко десетки сателита, за да изградят мрежа, която да предоставя широколентов интернет на целия свят. Как би работила такава мрежа и защо ни трябват толкова много сателити за това?

Тези компании искат да създадат мегасъзвездие от спътници около Земята в различни орбити. Вече познаваме подобна концепция от GPS навигационната система, където имате 20 000 километра над повърхността на спътника и където и да се намирате на Земята, трябва да сте в контакт с поне двама и по този начин да можете да разберете местоположението си.

Тази концепция не е достатъчна, тъй като относително слаб сигнал и предаване на данни са достатъчни за определяне на местоположението ви, но не е достатъчно за високоскоростен интернет. Това изисква огромен брой сателити, които са достъпни 24 часа в денонощието.

Иржи Шилха пред обсерваторията Халеакала в Хавай, САЩ. Източник - архив J. Š.

Сигурно е ужасно скъпо. Заслужава си?

Това е трикът. Технологиите се развиха значително напред, сателитите станаха по-евтини и са много по-достъпни. Предимството на тези компании е, че притежават ракетни носители и платформи за производство на сателити.

Безопасно е? Дори пред евтин дрон, който лети само на няколко метра над главата ми, имам уважение ...

От десетилетия знаем, че околността на Земята е много чувствителна и динамична среда. Сателитите, ракетните етапи и отпадъците постоянно циркулират по различни орбити, които се пресичат. Следователно съществува риск от сблъсък, който ще създаде повече частици, те ще създадат нов сблъсък и по този начин ще каскадираме до състоянието, че вече няма да можем да изпращаме нищо там.

Това положение се влоши през 2007 и 2009 г., когато имахме три големи разпада на ниска орбита около Земята.

Ами това?

Международните екипи в ООН работят върху това как да се държат безопасно в космоса. Според сегашните правила най-важното е от коя държава започва полетът. Ако започнете от САЩ и вашият частен спътник направи нещо, Съединените щати са международно отговорни.

Колко сателита са в орбита?

Допреди три години имахме около 1200 функционални спътника, които обикаляха около Земята. След пристигането на SpaceX има около 2000 активни от тях. Разбира се, те са по-малки и говорим за стотици килограми, а не тонове, но ако се сблъскат с нещо, със сигурност ще предизвикат дезинтеграция.

С появата на тези мега-съзвездия Съединените щати създадоха ново законодателство - правила за космически трафик. Компаниите трябва да се съобразят с тях, ако искат да правят бизнес в дадена държава и да получат лиценз. В момента SpaceX има лицензирани 40 000 сателита с ниска орбита.

Поглед върху сателитите непосредствено преди ракетата да ги изведе в орбитата на Земята на 24 май. Снимка - SpaceX

Всяка държава има свои правила?

Да. Когато САЩ стартираха тази инициатива, останалата част от света започна да се паникьосва, осъзнавайки, че ако не реагират бързо, те ще изостанат напълно в този бизнес. Например Европейският съюз, заедно с Европейската космическа агенция, започна да определя правилата за космически трафик за Европа, за да остане конкурентоспособен.

Така че орбитата няма да бъде претъпкана само с американски сателити?

Не, но определено ще бъде претъпкано.

Продължителността на живота на спътниците е приблизително 25 години. Това означава, че скоро ще имаме боклук, който ще лети около Земята?

Точно. Знаехме, че най-натоварената зона е 800-1000 км, защото ходим там от началото на космическите изследвания. Ако изпратите сателит там сега, често ще трябва да правите маневра за укриване, в противен случай рискувате сблъсък.

Следователно мегаконстелациите планират да поставят сателити на по-ниска орбита (530 - 550 км) и да оставят природата да се грижи за тях. Старите спътници просто ще паднат и изгорят, когато се търкат в атмосферата.

Това решение има уловка?

Да. Ще имаме плътен брой тела, които постоянно ще намаляват от тази височина. На 430 километра имаме космическата станция на МКС. Падащите сателити имат известна маневреност, но те са много ограничени. Така че, когато съществува риск от сблъсък, маневрата ще трябва да накара тялото да работи. Това ще усложни работата на сателитите на височини под 600 километра.

Колко трябва да бъдат сателитите, за да летят свободно в космоса след износване?

Когато даден обект обикаля около Земята, той може да срещне три вида съдба. Ако той е достатъчно нисък, за да взаимодейства с молекулите на атмосферата от време на време, той постепенно губи своята кинетична енергия, пътят му ще бъде намален, докато накрая изгори в атмосферата.

Втората възможност е тялото да упражнява гравитационна сила върху него или да му дадем достатъчен импулс, за да има скорост на излизане. Това ще му позволи да се откъсне от Земята и да започне да обикаля около Слънцето. Но това не се прави често.

Третата възможност е да оставите тялото да лети в орбита около Земята „за неопределено време“. Ако това е тяло на около 3000 километра над Земята и го обикаля по относително кръгла орбита, тогава то ще остане там по същество завинаги.

Телескоп AGO70, 70-сантиметров нютонов рефлектор, разположен в Астрономическата и геофизична обсерватория на Карлов университет в Модра. Източник - J. Š.

Такива тела могат да причинят някои проблеми в орбитата?

Парадоксално, но имаше малко дъжд за това колко неща летяха там. Например през 2009 г. два големи спътника се сблъскаха над Сибир. Сблъсъкът е станал със скорост 11 km/s (40 000 km/h), която и двете се е разпаднала на 3,5 хиляди фрагмента, които са заплаха за орбиталните спътници. Около 30 процента от тях са изчезнали, но някои ще се въртят около Земята в продължение на хиляди години, защото са достатъчно високи. Оттогава не сме имали такива събития.

Такива фрагменти засягат и живота ни на Земята?

При еволюцията на космическото тяло инженерите трябва да отговорят и на въпроса дали то ще гори в атмосферата или може да падне на Земята. Ако съществува риск някоя част да удари Земята, съществува и риск тя да нарани някого.

В миналото някои фрагменти са оцелели навлизайки в атмосферата, но досега не е имало наранявания. Например през 1978 г., когато сателитите с ядрено захранване все още можеха да бъдат използвани около Земята, един стана неконтролируем, падна и замърси огромна зона на радиоактивност в Канада. През 2018 г. китайците отново загубиха контрол над космическата станция. Вече беше достатъчно ниско, за да знаехме, че ще изгори в атмосферата, но астрономите го наблюдаваха и траекторията му се коригираше малко. За щастие това не са много чести случаи.

Оставянето на много спътници да летят в орбита, където те все още не ни пречат, но ще бъдат там завинаги, ми напомня за идеята да хвърляме отломки в океаните, докато изчезваме под повърхността. Кога ще ни настигне и какво можем да направим, за да не се случи?

За щастие има превенция и нашата цел - да намалим броя на фрагментите, свързани с мисии - се справя доста добре. Но когато имате стар спътник, който се разпада, всичките ви усилия са напразни. Едно такова тяло може да създаде хиляди нови фрагменти. Следователно планът е активно да се изхвърлят отпадъците.

Изображение, получено с телескоп AGO70 за руски ракетоносец, поставен на ниска писта. По време на наблюдението се използва време на експозиция от 0,1 секунди, когато обектът е на 2600 км от наблюдателя. Източник - архив J. Š.

Как да почистим орбита?

Планът е да се създаде сателит, който да достигне тяло с опасност от разпадане или сблъсък. Това би го хванало активно, ще го доведе до по-ниска траектория и ще намали живота му. Атмосферата е най-добрата ни „прахосмукачка“ за отпадъци. Наскоро се проведе демонстративна мисия за демонстриране на различни технологии за улавяне и проследяване на отпадъци в космоса. Например харпуни, мрежи или роботизирани оръжия.

Ние, астрономите, наблюдаваме тези обекти от Земята и виждаме дали обектът се държи хаотично и се върти. Ако "почистващият" спътник се сблъска с отпадъците, щяхме да имаме много повече фрагменти, отколкото първоначално щяхме да съберем.

Откъдето гледаш небето?

Нашият факултет има собствена обсерватория в Модра. Разполагаме с много мощен телескоп, предназначен за наблюдение и изследване на отпадъци. Можем да наблюдаваме 30-сантиметрови обекти с него дори в много ниски орбити.

Вероятно не се вълнувате от падането на Персеиди ...

Метеорите винаги са ме очаровали. Чрез тях усещате скоростта, с която Земята пътува през космоса и ви напомня какво има в нея.

Той е астроном. Работи в Катедрата по астрономия, физика на Земята и метеорология, Факултет по математика, физика и информатика, Карлов университет. Занимава се главно с космически отпадъци, неговите динамични и физични свойства. Преподава програмиране по астрономия. Той е публикувал няколко статии за поведението на отпадъците в космоса.