Proses eksplorasi luar angkasa yang praktis dimulai pada pertengahan abad ke-20, biasanya dihadirkan dalam sisi positif sebagai babak baru dalam perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Namun, setelah peluncuran satelit pertama, proses negatif yang sama sekali berbeda dimulai secara paralel, terkait dengan penyumbatan orbit dekat Bumi. Puing-puing buatan manusia di luar angkasa menimbulkan sejumlah ancaman bagi pesawat ruang angkasa dan Bumi.
Sumber sampah luar angkasa
Sampah dalam hal ini mengacu pada turunan dari alam buatan manusia, yang sangat beragam, tetapi terkait dengan aktivitas manusia secara langsung. Misalnya, meteoroid alami tidak menimbulkan ancaman, tidak seperti limbah buatan manusia, yang menimbulkan ancaman karena tinggal lama di orbit rendah Bumi.
Jadi, dari mana asal puing-puing berbahaya di luar angkasa? Sebagian besar adalahdihasilkan selama peluncuran satelit dan peluncuran kendaraan lain ke orbit. Dalam proses seperti itu, kapal berawak atau otomatis yang menyertai harus dilibatkan, yang meninggalkan benda teknis dan bahan habis pakai. Sumber polusi paling berbahaya dari jenis ini adalah penghancuran satelit dan kapal di orbit, akibatnya peralatan dan bagian struktural pesawat yang tidak dikelola tetap berada di luar angkasa. Dengan sendirinya, fragmen setelah kerusakan peralatan atau dalam proses pelepasan limbah yang direncanakan tidak menimbulkan ancaman serius dalam jumlah tunggal. Namun, dengan akumulasi jangka panjang, benda-benda besar terbentuk, seringkali dengan potensi radioaktif tinggi, yang membuatnya sulit untuk dihancurkan.
Peran penting dalam proses pembentukan puing-puing berbahaya dimainkan oleh efek degradasi "usia" puing-puing dari benda-benda luar angkasa di lingkungan yang agresif. Akumulasi puing yang sama dipengaruhi secara negatif oleh debu kosmik, radiasi, suhu ekstrem, oksidasi oksigen, dll. Jadi, kita harus berurusan tidak hanya dengan elemen fisik yang menimbulkan ancaman tabrakan, tetapi juga dengan bahan yang tidak terkendali dan meledak yang meningkatkan risiko bencana.
Memantau puing-puing luar angkasa
Bahaya yang ada terkait dengan keberadaan puing-puing ruang angkasa juga memerlukan penelitian terus-menerus ke orbit dekat Bumi. Perangkat khusus memindai limbah buatan menurut beberapa karakteristik, termasuk ukuran, massa, bentuk, kecepatan,lintasan, komposisi, dll. Tergantung pada jarak dari Bumi, peralatan tertentu digunakan. Misalnya, orbit rendah Bumi dari sistem LEO secara konvensional mencakup jarak dari 100 hingga 2000 km. Rekayasa radio, radar, optik, optoelektronik, laser, dan perangkat lain untuk mengamati puing-puing ruang angkasa beroperasi dalam spektrum ini. Pada saat yang sama, algoritma khusus sedang dikembangkan untuk menganalisis informasi yang diterima pada perangkat ini. Untuk menggabungkan satu set data yang terfragmentasi, digunakan model komputasi matematis yang kompleks, yang memberikan gambaran yang relatif lengkap tentang apa yang terjadi di area pengamatan tertentu.
Meskipun menggunakan metode pemantauan berteknologi tinggi, masih ada masalah dalam melacak partikel kecil hingga beberapa milimeter. Fragmen semacam itu hanya dapat dipelajari sebagian oleh sensor onboard, tetapi ini tidak cukup untuk mendapatkan informasi yang komprehensif, misalnya, tentang komposisi kimia objek. Salah satu arah untuk memantau partikel tersebut adalah apa yang disebut pengukuran pasif. Pada suatu waktu, menurut prinsip ini, komponen stasiun ruang angkasa Mir yang kembali ke Bumi dipelajari. Inti dari teknologi ini adalah untuk mencatat dampak partikel yang dipelajari pada permukaan peralatan di ruang terbuka. Di laboratorium, berbagai jenis kerusakan dianalisis, yang memungkinkan untuk memperoleh informasi tambahan tentang puing-puing luar angkasa. Hari ini, tim kosmonot bekerja di sepanjang jalur penelitian ini langsung di orbit, memeriksa permukaan pesawat ruang angkasa yang beroperasi.
Distribusi puing-puing di ruang dekat Bumi
Pemantauan luar angkasa menunjukkan distribusi puing yang tidak merata dari berbagai jenis di orbit. Cluster terbesar diamati di wilayah orbit rendah - khususnya, dibandingkan dengan orbit tinggi, perbedaan kepadatan bisa seribu kali lipat. Pada saat yang sama, ada hubungan antara kepadatan cluster dan ukuran partikel. Kepadatan spasial puing berukuran sedang biasanya lebih rendah di orbit tinggi daripada di orbit rendah dalam proporsi yang lebih kecil dibandingkan dengan elemen berbutir kasar.
Karakteristik sebaran sampah antariksa di sekitar Bumi dipengaruhi oleh beberapa faktor, di antaranya fitur asal. Misalnya, fragmen kecil yang terbentuk sebagai akibat dari penghancuran bagian stasiun atau satelit memiliki vektor kecepatan yang tidak stabil. Sedangkan untuk puing-puing berukuran besar, karena dinamikanya yang tinggi mampu mencapai ketinggian hingga 20.000 km, dan juga tersebar di cincin geostasioner. Pada ketinggian 2000 km terjadi persebaran yang tidak merata dengan titik-titik kepadatan meningkat pada 1000 dan 1500 km pada khususnya. Omong-omong, orbit geostasioner adalah yang paling tersumbat, dan di wilayahnya tercatat kecenderungan puing yang tinggi untuk hanyut.
Tren pengembangan sampah luar angkasa
Ilmuwan luar angkasa lebih memperhatikan potensi daripada ancaman saat inipuing-puing di orbit Bumi. Saat ini, penelitian menunjukkan peningkatan tingkat polusi sebesar 4-5% per tahun. Selain itu, peran peluncuran pesawat ruang angkasa belum dinilai secara andal dalam hal pertumbuhan populasi benda asing di orbit yang berbeda. Objek besar dapat diramalkan, tetapi, seperti yang telah dicatat, informasi terbatas tentang puing-puing kecil bahkan di dekat ruang angkasa tidak memungkinkan kita untuk berbicara dengan objektivitas tingkat tinggi tentang karakteristik puing-puing massal. Meskipun demikian, para ilmuwan membuat dua kesimpulan yang jelas tentang puing-puing kecil:
- Volume partikel kecil yang terbentuk sebagai hasil penghancuran terus meningkat seiring dengan meningkatnya jumlah tumbukan. Baik dalam kondisi laboratorium maupun dalam studi teoretis, telah ditunjukkan bahwa pecahan-pecahan kecil membentuk proporsi yang signifikan dari unsur-unsur yang terpisah dari objek pemusnah.
- Partikel yang sangat kecil dalam bentuk produk tumbukan yang sama lebih rentan terhadap efek negatif gaya eksternal. Efek degradasi ketika puing-puing berada dalam kondisi agresif untuk waktu yang lama mengurangi kemungkinan penilaian yang andal dari akumulasi semacam itu di masa depan.
Jelas, masalah menemukan puing-puing di luar angkasa hanya akan menjadi lebih buruk, yang membutuhkan tindakan yang tepat. Tetapi bahkan dengan penutupan total proyek-proyek yang berhubungan dengan ruang angkasa, orbit Bumi akan terus tersumbat sebagai akibat dari tumbukan unsur-unsur polusi yang ada dengan partikel-partikel alam. Dengan inersia, proses ini akan berlanjut setidaknya 100tahun.
Jenis efek polusi ruang angkasa
Konsekuensi negatif yang paling berbahaya dari pengaruh sampah antariksa adalah sebagai berikut:
- Kerusakan ekologis di Bumi. Dengan sendirinya, keberadaan puing-puing teknogenik di dalam orbit dekat Bumi membawa perubahan pada latar belakang ekologis dan melanggar kemurnian asli lingkungan. Menurut para astronom-pengamat, proses pengurangan transparansi ruang dekat Bumi sudah berlangsung, yang juga menjelaskan adanya gangguan pada pengoperasian peralatan radio. Langsung ke Bumi, orang dapat mencatat bahaya jatuhnya komponen dengan bahan bakar yang menjamin pengoperasian mesin jet.
- Puing yang jatuh ke Bumi. Bahkan tanpa efek radioaktif, jatuhnya limbah buatan dari luar angkasa dapat menyebabkan konsekuensi bencana. Hingga saat ini, benda-benda darat terbesar memiliki massa tidak lebih dari 100 ton, tetapi ini tidak menimbulkan ancaman serius bagi planet ini. Di sisi lain, dengan meningkatnya intensitas obstruksi orbit Bumi, skenario ini akan menjadi semakin suram.
- Bahaya tabrakan luar angkasa. Jangan meremehkan bahaya puing-puing ruang angkasa untuk peralatan yang digunakan dalam dukungan penerbangan. Dampak yang sama dari partikel besar dan kecil dapat menyebabkan gangguan signifikan dalam pengoperasian perangkat, dan kecelakaan besar membahayakan prospek implementasi proyek ambisius yang mahal.
Sistem penilaian kerusakan akibat kecelakaansampah
Pertama-tama, praktik yang sudah mapan menganalisis efek pada permukaan pesawat ruang angkasa diterapkan dengan pemeriksaan eksternal oleh para kosmonot itu sendiri. Seperti disebutkan di atas, hasil penelitian tersebut dapat digunakan lebih lanjut untuk menentukan karakteristik sampah. Namun, informasi analitis yang paling akurat hanya diberikan oleh tes laboratorium di mana bahan target terpengaruh secara artifisial. Imitasi tabrakan peralatan dengan puing-puing di ruang angkasa diwujudkan melalui tumbukan berkecepatan sangat tinggi. Selanjutnya melalui komputer dan pemodelan digital, data yang diperoleh diolah dengan analisis karakteristik kerusakan dan mekanisme tumbukan pada objek sasaran. Di antara indikator utama adalah properti seperti kekuatan, pelestarian fungsionalitas, ketahanan komponen individu, tingkat fragmentasi, dll.
Menentukan tingkat ancaman sampah antariksa
Bahkan pada tahap desain stasiun orbital dan kompleks ruang angkasa, kemungkinan tabrakan dengan berbagai jenis puing diperhitungkan. Untuk menghitung keandalan desain yang optimal, data tentang lingkungan spesifik tempat perangkat akan digunakan digunakan. Pada saat yang sama, ketidakakuratan metode eksperimental dan analitis untuk menilai ancaman masih menjadi masalah yang signifikan. Puing-puing di ruang angkasa hanya dapat diperiksa pada tingkat asumsi tertentu, sehingga sulit bagi perancang untuk mempersiapkan kendaraan dengan baik untuk tabrakan kecepatan tinggi. UntukUntuk penilaian ancaman perkiraan, konsep aliran umum puing-puing ruang digunakan, yang berpotensi dapat ditemui di jalur pesawat ruang angkasa. Data lebih lanjut ditampilkan pada kerapatan fluks, kecepatan, sudut serang, dan jumlah dampak yang diharapkan.
Cara mengurangi ancaman dari puing-puing di luar angkasa
Relatif rendahnya pemantauan dan karakterisasi sampah antariksa dengan prediksinya hanyalah sebagian dari masalah. Pada tahap ini, para spesialis dihadapkan pada sejumlah masalah terkait pengurangan risiko dampak negatif limbah buatan manusia di luar angkasa. Saat ini, dua arah sedang dipertimbangkan untuk memecahkan masalah ini. Pertama, ini adalah pengurangan umum dalam penerbangan, serta meminimalkan proses teknologi yang menyebabkan penyumbatan orbit pada tingkat yang berbeda. Kedua, kita dapat berbicara tentang optimalisasi struktural kendaraan dengan pengurangan bagian yang berpotensi menjadi puing-puing ruang. Perhatian khusus dalam sistem kontrol ruang saat ini dikhususkan untuk kontaminasi dengan zat radioaktif. Ini menyangkut minimalisasi produk buangan mesin hingga transisi ke sumber daya bahan bakar baru yang fundamental.
Prospek perang melawan puing-puing di luar angkasa
Kerja aktif terhadap pengaturan kegiatan keantariksaan di tingkat global memberikan landasan optimisme dalam menilai perkembangan situasi di masa depan. Sikap hati-hati terhadap kebersihan lingkungan orbital termasuk dalam konsep program strategis negara bagian terbesar, yang berkontribusikontribusi terbesar untuk memerangi puing-puing di luar angkasa. Pembersihan dan pemindahan partikel kecil dan besar ke orbit poligon adalah salah satu area kunci dalam pembersihan ruang dari polusi buatan manusia, tetapi belum ada metode yang efektif untuk menerapkan konsep ini. Ini adalah tugas yang sulit secara teknologi, sehingga penekanan utama saat ini masih pada cara untuk mengoptimalkan aktivitas manusia di luar angkasa.
Kesimpulan
Salah satu cara radikal untuk memecahkan masalah sampah antariksa adalah dengan sepenuhnya menghentikan peluncuran stasiun orbit dan satelit hingga cara baru dan lebih terjangkau untuk membersihkan lingkungan dekat Bumi muncul. Tetapi arah ini juga utopis karena sejumlah alasan ekonomi dan teknologi. Namun demikian, ada prasyarat untuk mengubah situasi menjadi lebih baik. Bahkan jika Anda melihat ke belakang beberapa dekade, Anda dapat melihat perubahan mendasar dalam sikap orang itu sendiri terhadap masalah ini. Jadi, jika selama pengoperasian stasiun luar angkasa Mir, praktik yang biasa dilakukan adalah pelepasan langsung produk limbah kru, maka hari ini tidak mungkin untuk membayangkannya. Semakin banyak aturan ketat diperkenalkan untuk mengatur proses berada di luar angkasa. Hal ini juga dibuktikan dengan konvensi-konvensi internasional yang menyatakan bahwa negara-negara peserta kegiatan antariksa wajib mematuhi prinsip-prinsip pengurangan dampak negatif terhadap situasi ekologis di lingkungan dekat Bumi.
