Новое исследование Массачусетского технологического института (MIT) показало, что выбросы парниковых газов влияют на условия в верхних слоях атмосферы, где работают спутники.
Большинство спутников находятся в термосфере — слое атмосферы, который естественным образом расширяется и сжимается в зависимости от солнечной активности. Однако учёные обнаружили тревожную тенденцию: несмотря на разогрев нижних слоёв атмосферы, парниковые газы способствуют охлаждению термосферы, что приводит к её сжатию.
Сжатие термосферы уменьшает сопротивление воздуха, что затрудняет естественное удаление космического мусора. По данным исследования, к 2100 году орбитальная ёмкость может сократиться на 50–66%, что может привести к перегруженности орбит и их непригодности для дальнейшего использования.
Рост числа спутников и риски столкновений
В последние годы количество спутников на низкой околоземной орбите (до 2000 км) значительно возросло. Сейчас их насчитывается более 10 000, и они играют ключевую роль в обеспечении интернета и навигации. Однако это также привело к увеличению случаев уклонения от столкновений, а возникновение нового космического мусора повышает риск дальнейших аварий.
Термосфера естественным образом изменяется каждые 11 лет в зависимости от солнечной активности: во время её пиков она расширяется, а в периоды затишья — сжимается. Однако исследования MIT показали, что на фоне роста выбросов парниковых газов сокращается количество спутников, которые могут безопасно функционировать в данной зоне.
«За последние пять лет было запущено больше спутников, чем за предыдущие 60 лет вместе взятые. Важно понять, насколько устойчив этот путь», — отметил ведущий автор исследования Уильям Паркер, аспирант кафедры аэронавтики и астронавтики MIT.
Влияние парниковых газов на плотность атмосферы
Учёные использовали компьютерное моделирование, чтобы оценить влияние различных сценариев выбросов парниковых газов на плотность атмосферы и аэродинамическое сопротивление. Они рассмотрели несколько вариантов, включая уровень выбросов 2000 года и прогнозируемые сценарии, соответствующие данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC).
Результаты показали, что рост выбросов существенно снижает способность низкой околоземной орбиты вмещать спутники. К 2100 году число безопасно работающих аппаратов на высотах 200–1000 км может сократиться на 50–66% по сравнению с уровнем, если бы выбросы оставались на уровне 2000 года. Превышение предела ёмкости орбиты может вызвать цепную реакцию столкновений, что сделает определённые регионы космоса непригодными для использования.
Будущее космоса: необходимость контроля выбросов
Хотя исследование ориентировано на прогнозы до 2100 года, учёные уже наблюдают первые признаки перенаселённости некоторых орбит.
«Развитие мегасозвездий спутников — новая тенденция, но наше исследование показывает, что изменение климата снижает доступную ёмкость орбит. В некоторых регионах мы уже приближаемся к критическим значениям», — заявил соавтор исследования, профессор MIT Ричард Линарес.
Атмосфера естественным образом очищает околоземное пространство от космического мусора, но изменение климата нарушает этот процесс. Исследователи подчёркивают, что контроль за выбросами парниковых газов играет ключевую роль в решении долгосрочной проблемы скопления мусора на орбите.
Исследование опубликовано в журнале Nature Sustainability.
