Ученые получили первые данные прямого измерения загрязнения космическим мусором

Фото из открытых источников

В феврале 2025 года ракета SpaceX, доставившая на орбиту 22 спутника Starlink, вышла из строя. Она не смогла выполнить запланированное схождение с орбиты и дрейфовала на орбите 18 дней, прежде чем начать неконтролируемое снижение примерно в 100 км от западного побережья Ирландии. Часть ракеты упала в Польше, и хотя никто не пострадал, отсутствие связи вызвало такую обеспокоенность, что Польша уволила главу своего космического агентства. Но это было не единственное долгосрочное последствие этой аварии. В новой статье Робин Винг и коллег из Института атмосферной физики им. Лейбница, опубликованной в журнале Communications Earth & Environment, впервые установлена связь между этим конкретным случаем входа ракеты в атмосферу и образованием огромного шлейфа загрязнения.

Для этого они использовали высокочувствительную систему резонансного флуоресцентного лидара, расположенную в Кюльнгсборне, Германия. Но они делали это не специально для проверки радиоактивных осадков после запуска. Они просто отслеживали верхние слои атмосферы, как это обычно делают специалисты по атмосферным явлениям. Но примерно в полночь 20 февраля 2025 года они заметили резкий скачок уровня паров лития.

Литий обычно не встречается в высоких концентрациях в атмосфере, но он является одним из основных компонентов ступени ракеты Falcon 9. В атмосфере содержание лития обычно составляет около 3 атомов на кубический сантиметр. Всего через 20 часов после спуска ракеты Falcon 9 плотность резко возросла до 31 атома на кубический сантиметр — что особенно важно на высоте от 94,5 до 96,8 км.

Для невероятных утверждений требуются невероятные доказательства, и чтобы связать выброс лития с конкретным местом входа ракеты в атмосферу, недостаточно просто сказать: «О, смотрите, эта ракета только что разбилась, и теперь уровень лития повысился». Поэтому авторы обратились к моделированию атмосферы. Они провели 8000 симуляций обратных траекторий ветра от своей лидарной станции в Германии до точки входа ракеты в атмосферу над Ирландией. Затем они проверили другие возможные источники, и все результаты оказались отрицательными.

Сам литий сыграл важную роль в этом определении. Как уже обсуждалось, он присутствует в атмосфере лишь в следовых количествах, но даже метеориты поставляют на всю планету всего около 80 граммов этого вещества в день. Для сравнения, верхняя ступень ракеты Falcon 9 содержит, по оценкам, 30 килограммов лития, распределенного по литий-ионным батареям, а также по обшивке корпуса из алюминиево-литиевого сплава. Еще один важный вывод из статьи заключается в том, что эта обшивка корпуса начнет плавиться на высоте ровно 98,2 км — что соответствует наблюдениям лидарной станции.

Ранее уже сообщалось об обеспокоенности ученых по поводу химических веществ, выбрасываемых в атмосферу в результате сгорания ступеней ракет и спутников. Это первый случай, когда конкретный инцидент был связан с таким загрязнением атмосферы. Но это поднимает более широкие вопросы: какое влияние окажет этот приток лития на химический состав атмосферы? Поскольку спутники преднамеренно выводятся с орбиты, есть ли способ ограничить риск загрязнения после их вывода?

Пока что на эти вопросы нет ответов. Поскольку для поддержания связи запускается все больше и больше спутников в составе мегагруппировок, и для этого используется все больше ракет, эти вопросы приобретают все большее значение. Данная статья представляет собой первый шаг в отслеживании реальных экологических последствий непреднамеренного входа космического мусора в атмосферу. И это, безусловно, не последний подобный случай.