Какъв е шансът самолет да бъде ударен от космически отломки?

Каква е вероятността самолетът, с който летите, да бъде ударен от къс космически отломки от някой стар сателит? Засега е малка. Но тя ще става все по-голяма в идните години. И все по-вероятно става човек на земята да бъде поразен от парче от падащо спътниково оборудване.

В средата на октомври мистериозен обект спука предното стъкло на препълнен Boeing 737, летящ на 11 хиляди метра височина над Юта, принуждавайки пилотите да кацнат аварийно. Интернет внезапно зажужа от предположението, че самолетът е бил ударен от къс космически отломки.

Все още не се знае какво е ударило самолета. Вероятно е било остатък от метеорологичен балон. Но се оказва, че тревогите, споделени онлайн, може би не са били чак толкова пресилени.

Макар рискът самолет да бъде ударен от космически отломки да е все още малък, той съществува – и всъщност нараства.

Около три вида старо космическо оборудване – най-вече използвани ракети и нефункциониращи спътници – попадат в земната атмосфера всеки ден, според оценки на Европейската космическа агенция. До средата на 30-те години на 20-ти век може да са били десетки.

Сега обаче е налице рязко увеличение, свързано с нарастването на броя на спътниците в орбита. В момента около 12 900 активни спътника обикалят планетата. Според оценки на анализатори, след десетилетие може да има 100 000 над главите ни.

За да се сведе до минимум рискът от орбитални сблъсъци, операторите насочват старите спътници така, че да паднат и да изгорят в земната атмосфера. Но физиката на този процес на повторно влизане не е добре разбрана и всъщност ние не знаем колко материал изгаря и колко достига до земята.

„Броят на подобни събития на сушата се увеличава“, казва Ричард Окая, професор по физика в Университета на Фрий Стейт в Южна Африка и съавтор на скорошна статия за риска от сблъсък с космически отломки. „Очакваме, че може да се увеличи експоненциално през следващите няколко години“.

Множество опасни сблъсъци

Досега космическите отломки не са ранили никого – нито във въздуха, нито на земята. Но през последните години има данни за множество опасни сблъсъци. През март миналата година 0,7-килограмово парче метал проби покрива на къща във Флорида.

По-късно беше потвърдено, че обектът е остатък от батериен палет, изхвърлен от Международната космическа станция. Когато се случи ударът, 19-годишният син на собственика на жилището си е почивал в съседната стая.

През февруари тази година 1,5-метров фрагмент от ракетата Falcon 9 на SpaceX се разби близо до склад край петия по големина град в Полша – Познан. Друго парче беше намерено в близка гора.

Месец по-късно 2,5-килограмово парче от спътник Starlink падна върху ферма в канадската провинция Саскачеуан. Има съобщения и за други инциденти в Австралия и Африка. Много други може да останат напълно незабелязани.

„Ако намерите къс изгоряла електроника някъде насред гора, първата Ви мисъл не е, че идва от космически кораб“, казва Джеймс Бек, директор на британската изследователска фирма за космическо инженерство Belstead Research. Той предупреждава, че не разбираме напълно риска от удари с космически отломки. А той може да е много по-висок, отколкото сателитните оператори искат да вярваме.

Например SpaceX, собственик на най-голямото в момента мега-съзвездие от спътници Starlink, твърди, че неговите сателити са „проектирани за гибел“ в небето и напълно изгарят, когато се падат от орбита и навлизат в атмосферата.

Но Бек, който е провел множество тестове в аеродинамичен тунел, използвайки макети на спътници, за да имитира атмосферните сили, казва, че резултатите от подобни експерименти пораждат съмнения.

Някои компоненти на спътниците са изработени от издръжливи материали като титан и специални сплави, които не се топят дори при изключително високите температури, възникващи по време на хиперзвуково атмосферно спускане.

„Свършихме известна работа за някои производители на малки спътници и основният им проблем е, че резервоарите падат“, казва Бек. „При по-големите спътници, такива с тегло около 800 килограма, бихме очаквали може би два или три обекта да паднат“.

Трудна оценка

Може да е трудно да се определи количествено каква опасност представляват космическите отломки. Международната организация за гражданска авиация (ICAO) заяви неотдавна, че „бързият растеж на изграждането на спътникови мрежи представлява ново предизвикателство“ за безопасността на авиацията. То „не може да бъде определено количествено със същата точност както добре установените опасности“.

Федералната авиационна администрация на САЩ е изчислила някои предварителни данни за риска за полетите. В анализ от 2023 г. агенцията посочва, че до 2035 г. рискът един самолет да претърпи катастрофален удар с космически отломки ще бъде около 7 на 10 000 годишно. Такъв сблъсък би унищожил самолета незабавно или би довел до бърза загуба на въздушно налягане, застрашавайки живота на всички на борда.

Рискът от човешки жертви на земята ще бъде много по-висок. Аарън Боли, доцент по астрономия и изследовател на космически отломки в Университета на Британска Колумбия в Канада, казва, че ако спътниците от големите сателитни мрежи „не се разпаднат напълно“, рискът от смърт или нараняване на човек, причинено от удар на космически отломки на земята, може да достигне около 10% годишно до 2035 г.

В своя доклад FAA оценява още по-високо шансовете, като посочва, че „се очаква по един човек на планетата да бъде ранен или убит [от космически отломки] на всеки две години“.

Предпазни мерки

Експертите започват да мислят как биха могли да включат космическите отломки в своите процеси за въздушна безопасност.

Германската компания за космическа ситуационна осведоменост Okapi Orbits, например, в сътрудничество с Германския аерокосмически център и Европейската организация за безопасност на въздушното корабоплаване проучва начини за адаптиране на системите за контрол на въздушното движение, така че пилотите и авиодиспечерите да могат да получават навременни и точни предупреждения за заплахи от космически отломки.

Но прогнозирането на пътя на космическите отломки е предизвикателство. През последните години напредъкът в изкуствения интелект помогна за подобряване на прогнозите за траекториите на космическите обекти във вакуума на космоса, потенциално намалявайки риска от орбитални сблъсъци.

Но тези алгоритми не смогват правилно да отчетат ефектите от постепенно сгъстяващата се атмосфера, с която космическите отломки се сблъскват по време на повторно навлизане в атмосферата. Наблюденията с радар и телескоп могат да помогнат, ала точното местоположение на удара става ясно само малко преди евентуалния удар.

„Дори при висококачествените модели е трудно – има толкова много променливи, че е трудно да се определи точно местоположение на повторното влизане“, казва Ньорд Еген, анализатор на данни в Okapi Orbits.

Космическите отломки обикалят планетата на всеки час и половина, когато са в ниска околоземна орбита. „Така че дори да имате несигурност от порядъка на 10 минути, това ще има драстични последици, когато става въпрос за мястото, където биха могли да ударят“.

Затваряне на въздушното пространство

За авиационните компании проблемът не е само в потенциалния удар, колкото и катастрофален да е той. За да избегнат инциденти, властите вероятно ще затворят временно въздушното пространство в рисковите региони, което променя траекториите на полетите, поражда закъснения и съответно струва пари.

Боли и колегите му публикуваха по-рано тази година статия, в която се оценява, че натоварените аерокосмически региони като Северна Европа или североизточните Съединени щати вече имат около 26% годишен шанс да претърпят поне едно смущение на графиците поради повторното навлизане на голям космически отломък в атмосферата.

Когато някой ден всички планирани сателитни съзвездия бъдат напълно разгърнати, затварянията на определени авиационни зони поради опасност от падане на космически отломки може да станат почти толкова често срещани, колкото и тези поради лошо време.

Тъй като настоящите прогнози за повторно навлизане в атмосферата са ненадеждни, много от тези затваряния може да се окажат ненужни.

Например, когато 21-тонната китайска мегаракета „Дълъг поход“ трябваше да падне на Земята през 2022 г., прогнозите предполагаха, че отломките ѝ могат да се разпръснат из Испания и части от Франция. В крайна сметка ракетата се разби в Тихия океан. Но 30-минутното затваряне на южноевропейското въздушно пространство забави и отклони стотици полети.

Контролирано деорбитиране

Междувременно международните регулатори призовават сателитните оператори и доставчиците на услуги за изстрелване да деорбитират големите сателити и ракетните тела по контролиран начин, когато е възможно, като внимателно ги насочват към отдалечени части на океана, използвайки остатъчно гориво.

Европейската космическа агенция изчислява, че само около половината от ракетните тела, които се връщат в атмосферата, го правят по контролиран начин. Освен това около 2300 стари и вече неуправляеми ракетни тела все още кръжат в орбита. Те се въртят бавно в по спирала към Земята, но без механизми, с които операторите да ги насочат безопасно към океана.

„Има достатъчно материал там горе, така че дори и да променим практиките си, все пак всички тези ракетни тела някога ще се върнат“, казва Боули. „Въпреки че вероятността космически отломки да ударят самолет е малка, шансът отломките да се разхвърчат и да паднат над натоварено въздушно пространство не е малък. Това всъщност е доста вероятно“.