Космический мусор: как снизить риск столкновений на орбите

Представим спутник, которому нужно уклониться от возможного столкновения. Расчёт показывает не точное положение обломка, а область, где он может находиться. Если эта область велика, оператору приходится выбирать при неполных данных: маневрировать и расходовать топливо или ждать новых измерений. Но точное слежение решает лишь часть проблемы. Мусор уже накопился на орбите, а некоторые крупные неработающие аппараты могут оставаться там ещё долго.

В статье «Орбитальный мусор на околоземной орбите: эксплуатация, устойчивость, управление и формирование рынка» Слава Турышев предлагает рассматривать проблему не как уборку перечня предметов, а как управление меняющейся орбитальной средой. Его работа опубликована в журнале Acta Astronautica (2026, том 247, с. 652–668); полный текст доступен на arXiv. Это рецензированная журнальная статья, а не эксперимент: автор строит упрощённую модель по высотным оболочкам и размерным классам, чтобы сравнить меры по их влиянию на долгосрочную опасность.

Три рычага управления

Модель выделяет три величины, которыми можно управлять. Первая связана с тем, насколько надёжно новые спутники сходят с орбиты после завершения миссии и как долго остаются там при отказе системы. Вторая касается точности определения положения объектов во время наиболее опасных сближений. Третья описывает риск от крупных неработающих объектов, уже накопившихся на орбите.

Это разные задачи, и одна мера не заменяет остальные. Надёжное и быстрое сведение уменьшает приток новых объектов, способных надолго задержаться на орбите. Более точные орбиты помогают принимать решения о манёврах при сближении. Крупные старые объекты требуют отдельного выбора: удалить их заранее, отклонить перед конкретным прогнозируемым столкновением или пока не вмешиваться.

Высота орбиты здесь имеет значение. В модели область около 500–600 км связана прежде всего с нагрузкой на операторов: там высока плотность аппаратов и чаще возникают ситуации, требующие уклонения. Около 850 км долгосрочная опасность сильнее зависит от крупных неработающих объектов и времени их пребывания на орбите. Поэтому частые манёвры в одной высотной оболочке ещё не означают, что именно она создаёт наибольший риск на длительном отрезке времени.

Сначала не создавать новый долгоживущий мусор

Турышев связывает остаточную опасность нового аппарата с двумя параметрами: вероятностью успешного сведения и сроком пребывания на орбите после отказа. Для иллюстрации автор сравнивает сценарий с вероятностью сведения 90% и сроком 25 лет со сценарием, где эти показатели составляют 99% и пять лет. При принятой в модели пропорциональной зависимости отношение остаточного риска равно 0,02, то есть риск снижается в 50 раз.

Эти 50 раз не измерены на орбите и не являются универсальным прогнозом. Это условный результат модели при выбранных параметрах. Он показывает, почему важны оба показателя: и вероятность успешного сведения, и время, в течение которого отказавший аппарат остаётся в опасной оболочке. Одного требования быстрее освобождать орбиту недостаточно. Важна реальная надёжность системы после отказов.

Точнее следить, но не маневрировать автоматически

Орбитальная неопределённость задаёт область возможного положения тела в момент сближения. Если эту область уменьшить, станет меньше ситуаций, которые требуют дополнительной проверки или осторожного манёвра. Но более точная оценка не обязательно снизит рассчитанную вероятность столкновения в каждом отдельном случае. Результат зависит от того, где прогнозируемая траектория проходит относительно области неопределённости.

Поэтому автор предлагает улучшать слежение прежде всего для наиболее опасных сближений, а не стремиться одинаково уточнить все орбиты. Не менее важны обмен данными и координация операторов. Если сведения об орбитах и планируемых манёврах поступают с задержкой, точные измерения сами по себе не решают проблему принятия решений.

Выбирать объекты и вмешательства по предотвращённой опасности

Для уже накопившегося мусора Турышев рассматривает избирательное активное удаление и так называемое своевременное уклонение от столкновения, то есть вмешательство перед конкретным прогнозируемым сближением. В статье этот вариант предложен как способ управления, а не как универсальная действующая услуга. Он может оказаться дешевле полного удаления, но требует достаточно точного прогноза и технической возможности изменить орбиту объекта.

Главный экономический тезис работы состоит в том, что результат закупки стоит оценивать не по числу убранных объектов, а по проверяемому снижению суммарной опасности за определённый период. Это меняет порядок приоритетов. Один крупный объект, который долго остаётся на орбите и при разрушении создаёт много фрагментов, может быть важнее нескольких небольших тел, если вмешательство действительно снижает риск и оправдано по стоимости.

Такой подход важен ещё и потому, что выгода от очистки распределяется между многими операторами, тогда как расходы несёт тот, кто организует миссию. Автор предлагает связывать закупки и экономические стимулы с проверяемым результатом: успешным сведением аппаратов, уменьшением неопределённости при опасных сближениях или снижением риска от выбранных крупных объектов. Это предложение по устройству контрактов, а не свидетельство того, что международный механизм уже принят.

Что модель позволяет заключить, а чего нет

Работа Турышeва представляет собой концептуальную модель для сравнения мер, а не полевой эксперимент и не новый точный прогноз численности мусора. Автор прямо оговаривает: упрощённые показатели пригодны для предварительной оценки и выбора приоритетов, но не заменяют калиброванные модели эволюции орбитальной среды. Абсолютные оценки зависят от исходных данных и сценарных предположений. Экономическая эффективность также меняется вместе со стоимостью, выбранными целями и способом вмешательства.

Практический вывод не сводится к необходимости убрать определённое число объектов. Полезнее одновременно повышать надёжность сведения новых аппаратов, улучшать данные для анализа наиболее опасных сближений и отдельно оценивать крупные долгоживущие объекты. После этого нужно проверять, насколько выбранная мера уменьшила риск, а не только считать, сколько объектов она затронула.

Если важно понять, как авторы научных работ обосновывают такие выводы и где проходят границы метода, см. наш разбор критического анализа научной статьи.

Источник

Turyshev, S. G. Orbital Debris in Earth Orbit: Operations, Stability, Control, and Market Formation. Acta Astronautica, 247 (2026), 652–668. DOI: 10.1016/j.actaastro.2026.05.026. Полный текст: arXiv, версия 3.