И.В. Журавский
Космический мусор – индикатор технической цивилизации.
«Кто-то предсказал, что когда-нибудь вокруг Земли образуется кольцо, как у Сатурна,
состоящее исключительно из болтов, крепёжных деталей и даже инструментов,
упущенных беспечными монтажниками орбитальных конструкций».
Артур Чарльз Кларк
        С начала эпохи освоения космоса прошло 64 года. Автоматические станции, пилотируемые полёты, пробы грунта с астероидов и… свалка космического мусора на орбитах Земли. Объём космического мусора по данным Европейского космического агентства (ЕКА) продолжает неуклонно накапливаться. В настоящее время количество неработающих спутников и их фрагментов превышает число действующих аппаратов. В результате увеличивается риск столкновений. В некоей отсроченной перспективе избыток космического мусора может привести к так называемому «эффекту Кесслера», когда фрагменты старых и вышедших из строя спутников и другого «лома» будут сталкиваться и рассыпаться на части, а те, в свою очередь, потревожат другие болтающиеся в космосе «запчасти»  – с тем же результатом. «Мёртвые» спутники, врезаясь друг в друга, распадаются на части, и в результате число обломков на орбите растёт. В ЕКА подчеркнули, что сейчас на орбите находится около 130 миллионов частиц антропогенного мусора размером меньше миллиметра. Даже такие мелкие фрагменты, летящие на огромной скорости, способны вывести из строя оборудование космических аппаратов.
        Так, в 2019 году Международной космической станции пришлось трижды совершать вынужденные маневры, чтобы избежать аварии. Отблески спутников мешают астрономическим наблюдениям в видимом диапазоне и уже начинают мешать радиотелескопам. В ЮАР и Австралии должно начаться возведение радиоинтерферометра SKA («SquareKilometreArray», «Антенная решётка километровой площади»). Инструмент, включающий сотни антенн, разделённых расстоянием в тысячи километров, сможет вести наблюдения в радиодиапазоне с небывалым до сих пор разрешением. Начало работы запланировано на 2027 год, но уже сейчас участвующие в проекте астрономы бьют тревогу. На сайте SKA опубликовано официальное обращение учёных, призывающее к строгому регулированию «мегафлотилий» спутников, которые быстро разворачивают в космосе такие компании, как «SpaceX» со своим проектом «Starlink». Чтобы предоставить глобальный доступ в интернет, она наращивает группировку низкоорбитальных аппаратов, доводя её до запланированных 12 тысяч. А следом за ней развиваются другие проекты, например, «OneWeb» и «ProjectKuiper», аналогичные проекты России и Китая.
        Антенны SKA расположены в удалённой местности, для снижения шума даже пользование мобильной связью на территории будет запрещено. Однако благодаря «космическим провайдерам» шум может прийти не только с Земли. Те же «Starlink» используют для передачи данных немалую часть диапазона от 10,7 до 12,7 ГГц – одного из семи, в которых должен вести наблюдение SKA. Подсчитано, что группировка из 6400 спутников приведёт к снижению чувствительности инструментов в этом диапазоне на величину до 70%. Если же число подобных аппаратов, работающих на орбите, превысит 100 000 – важный для науки диапазон станет полностью бесполезным.
        Увеличение количества мусора на околоземной орбите создает серьёзную угрозу для будущих космических полётов. По мнению экспертов, если немедленно не начать предпринимать шаги по предотвращению дальнейшего загрязнения космического пространства и его очистке, то уже к 2050 г. на орбите могут начаться массовые столкновения фрагментов космического мусора. Это вызовет цепную реакцию, приведёт к окончательному засорению околоземного космического пространства и полностью парализует космическую деятельность.
        Меры по обеспечению безопасности на орбитах Земли применяются. В целях выполнения Федеральной космической программы России в Центре управления полётами (г. Королёв, Московской области) развёрнута и эксплуатируется Автоматизированная система предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве (АСПОС ОКП). Её предназначением является обеспечение безопасности полётов космических аппаратов на околоземных орбитах в условиях их засорения космическим мусором. Система осуществляет контроль околоземного космического пространства (ОКП), сбор и обработку информации по космическим объектам с линейным размером более 10-20 см, а также анализ и прогнозирование обстановки в ОКП для обеспечения безопасности космической деятельности. Отрабатывается процесс взаимодействия и обмена данными со всеми ведущими космическими агентствами мира с целью создания международной системы обмена информацией об обстановке в ОКП.
        В Европе в июле 2020 года начались работы по проектированию систем аппарата «Clearspace-1» для уборки космического мусора. Аппарат будет использоваться для вывода с орбиты отработавших спутников и крупных обломков космического мусора, которые потенциально могут стать источником сотен мелких обломков. В будущем планируется использовать космический мусор и реголит в качестве материала для 3D-печати техники. Об этом сообщил первый заместитель гендиректора Роскосмоса по развитию орбитальной группировки и перспективным проектам Юрий Урличич. Он отметил, что сейчас перед госкорпорацией стоит ряд задач в этом направлении. «Надо сформировать требования к печати на орбите, добиться и адаптировать существующие технологии, спроектировать производство в космосе <…> аддитивных технологий*, мы должны найти материал. Это может быть и реголит, если это Луна, это может быть и космический мусор, если мы находимся в околоземном пространстве», – отметил Урличич в ходе лидер-форума «Аддитивные технологии. Расширяя горизонты», проходивший 3 декабря 2020 года в онлайн-формате в Москве.
        Представим всё же, что после 2050 года, когда согласно прогнозам экспертов, начнётся массовое столкновение обломков на орбите, очистить околоземное пространство не получится, а орбитальные флотилии спутников будут бесконтрольно увеличиваться и процесс загрязнения орбит станет необратимым. В таком случае продолжится активное формирование Сферы Дайсона** только планетарного масштаба и из «подручного материала» Мусорной сферы. Как будет выглядеть Земля из дальнего космоса, окруженная такой сферой?
        Астрономы Лиза Кальтенеггер из Корнеллского университета (CornellUniversity, США) и Джошуа Пеппер из Лихайского университета (LehighUniversity, США) идентифицировали 1004 звезды главной последовательности, которые могут содержать планеты земного типа в обитаемых зонах. Авторы полагают, что, если бы на этих планетах были наблюдатели, они могли бы не только увидеть нашу планету, но и обнаружить признаки жизни на ней с помощью спектрометрических методов. Наблюдатели с этих планет могут периодически наблюдать транзит Земли через Солнце. По мере формирования Мусорной сферы должно измениться альбедо***, инфракрасное излучение и т.д., что позволило бы наблюдателям прийти к выводу о «металлизации» атмосферы Земли и возможно они могли бы выдвинуть гипотезу о наличии техногенной цивилизации. А если такое же «горе от ума» уже постигло технически развитую цивилизацию на некой экзопланете?
        Поиск и обнаружение Мусорных сфер у экзопланет возможно с помощью фотометрических миссий орбитальных телескопов и высокоточных спектральных наблюдений земных телескопов. Параметры Мусорных сфер может дать как компьютерное моделирование, так и непосредственное регулярное наблюдение транзита Земли через Солнце с помощью специализированных зондов. Одним из признаков скорее всего станет высокое альбедо экзопланеты. На данный день обнаружены экзопланетыс высоким альбедо, но это горячие суперземли, понятно, что искать на таких планетах жизнь, а тем более техногенные цивилизации бесполезно. Планеты отражают от 40 до 50% света своей звезды. Например, Kepler – 10b альбедо 0,56 (созвездие Дракона, расстояние 564 световых года, превосходит Землю  в 1,4 раза, обращается вокруг своего светила за 0,84 земных суток, на расстоянии около 1/20 от радиуса орбиты Меркурия. Температура поверхности на дневной стороне – около ~1527°С). Для сравнения альбедо Земли в видимой части спектра (визуальное) – около 40%. Для интегрального потока солнечной радиации интегральное (энергетическое) альбедо Земли около 35%. В отсутствие облаков визуальное альбедо Земли было бы около 15%.
        Сотрудники Массачусетского Технологического Института (MassachusettsInstituteofTechnology, MIT, США) решили проверить гипотезу, согласно которой высокая яркость суперземель вызвана наличием лавы на их поверхности. В ходе эксперимента расплавили базальт и полевой шпат и определили яркость излучения от расплавленной лавы. Оказалось, что яркости лавы недостаточно для объяснения наблюдаемой яркости планет – лава может добавить лишь не более 10%. Участники исследования отметили, что, по-видимому, высокую яркость можно объяснить наличием выбросов отражающих металлов при извержении, например, ртути, висмута и других. Поиск Мусорных сфер на данный день находится на грани технических возможностей.
        Исходя из земного опыта освоения космического пространства, а другого опыта у нас пока просто нет, засорение орбит неизбежный путь. А вот станет ли Мусорная сфера маркером технически развитой цивилизации зависит от самой цивилизации и ещё может быть поэтому их будет крайне сложно обнаружить. «Проснулся утром – убери свою планету, иначе она вся зарастёт баобабами»****.
Примечания.
*Аддитивные технологии – технологии послойного наращивания и синтеза объектов. Широкое применение получили для так называемой фаббер-технологии – группы технологических методов производства изделий и прототипов, основанных на поэтапном формировании изделия путём добавления материала на основу.
**Сфера Дайсона – гипотетический астроинженерный проект, предложенный Фрименом Дайсоном, представляющий собой относительно тонкую сферическую оболочку большого радиуса (порядка радиуса планетных орбит) со звездой в центре. Предполагается, что технологически развитая цивилизация может применять подобное сооружение для максимально возможного использования энергии центральной звезды и/или для решения проблемы жизненного пространства. Необнаружение сфер Дайсона является одним из подтверждений парадокса Ферми.
***Альбедо – коэффициент отражения, с помощью которого измеряется отражательная способность какой-либо поверхности.
****Антуан де Сент-Экзюпери. «Маленький принц».

Комментарий редакции. В статье есть фраза: «А если такое же «горе от ума» уже постигло технически развитую цивилизацию на некой экзопланете?» Этот вопрос влечёт за собой следующий тезис: ...«если немедленно не начать предпринимать шаги по предотвращению дальнейшего загрязнения космического пространства ... Это вызовет цепную реакцию, приведёт к окончательному засорению околоземного космического пространства и полностью парализует космическую деятельность». А планетарная сфера Дайсона лишит планету значительной доли энергии, наступит «космическая зима», следовательно, гибель высокоразвитой жизни. Отсюда следует, что обнаружение Мусорных сфер в виде «планетарной сферы Дайсона» у экзопланет означает смерть экзопланетной цивилизации.
В оглавление