Palydovai galėtų sugesti per kelias dienas: tyrime įvertintas vieno branduolinio sprogimo kosmose scenarijus

Vienas branduolinis sprogimas kosmose galėtų sukelti masinį žemojoje Žemės orbitoje veikiančių palydovų gedimą. Pateikto tyrimo modeliavime po paros sugestų ketvirtadalis vertintų palydovų, po trijų dienų – 78 proc., o po penkiolikos dienų – 99,4 proc. Didžiausią žalą sukeltų Žemės magnetinio lauko sulaikytos didelės energijos dalelės, pažeidžiančios elektroniką.

Tai hipotetinio scenarijaus skaičiavimai, o ne pranešimas apie artėjantį sprogimą ar jau nustatytą palydovų avariją. Tyrimas dar nerecenzuotas, todėl jo rezultatai turi būti vertinami kaip pirminis galimų pasekmių įvertinimas. Nurodyti procentai taip pat nereiškia, kad bet koks branduolinis sprogimas kosmose vienodai paveiktų visus aplink Žemę skriejančius aparatus.

Tačiau nagrinėjama grėsmė reikšminga: vienu metu praradus daug palydovų, sutriktų jų teikiamos paslaugos, o orbitoje likę nevaldomi objektai apsunkintų infrastruktūros atkūrimą. Būtent dėl šios dvigubos problemos pasekmės galėtų tęstis gerokai ilgiau nei pats pradinis incidentas.

Kodėl palydovai sugestų net nebūdami prie pat sprogimo?

Viskonsino–Madisono ir Prinstono universitetų tyrėjai nagrinėjo, kaip branduolinis sprogimas paveiktų žemosios orbitos aplinką. Svarbiausias jų aprašomas mechanizmas – didelės energijos dalelių sąveika su Žemės magnetiniu lauku.

Magnetinis laukas dalį tokių dalelių galėtų sulaikyti ir suformuoti dirbtinę radiacijos juostą. Per ją skriedami palydovai patirtų pakartotinį poveikį, todėl pavojus neapsiribotų viena vieta ar keliomis pirmosiomis akimirkomis. Elektronikos pažeidimai kauptųsi, o aparatai galėtų nustoti veikti palaipsniui.

Tai paaiškina ir modeliavime pateiktą gedimų seką: dalis palydovų sugestų per pirmą parą, tačiau vėliau neveikiančių aparatų skaičius toliau augtų. Palydovas nebūtinai turėtų fiziškai subyrėti, kad būtų prarastas – pakaktų kritinio valdymo ar kitos būtinos sistemos gedimo.

Ką reiškia prognozė apie beveik visų palydovų praradimą?

Pateiktame scenarijuje po penkiolikos dienų nurodomas 99,4 proc. gedimų rodiklis atrodo ypač grėsmingai. Tačiau jį svarbu skaityti kartu su modeliavimo ribomis: tai konkrečiomis prielaidomis gautas rezultatas, taikomas tyrime vertintai palydovų grupei.

Žemoji Žemės orbita nėra visa kosmoso infrastruktūra. Skirtingos paskirties aparatai skrieja skirtinguose aukščiuose, todėl iš šio skaičiavimo negalima daryti išvados, kad vienu metu išnyktų visos palydovinės paslaugos. Pavyzdžiui, GPS sistemos palydovai veikia aukščiau nei šiame straipsnyje aptariamas žemosios orbitos tinklas.

Vis dėlto žemojoje orbitoje sutelkta daug svarbios įrangos, o jos praradimas būtų didelio masto sutrikimas. Tyrimo pristatyme nurodoma, kad šioje srityje veikia daugiau kaip 13 tūkst. palydovų. Didelis jų skaičius reiškia ir didesnę galimų nuostolių bei vėlesnių susidūrimų problemą.

Kokias paslaugas galėtų pajusti gyventojai Lietuvoje?

Vienas aiškiausių pavyzdžių – palydovinis internetas. Jeigu jo paslaugai teikti naudojami palydovai nustotų veikti, nuo tokio ryšio priklausantys namų ūkiai ir įmonės galėtų netekti prieigos arba susidurti su dideliais sutrikimais. Tai būtų aktualu ir Lietuvos vartotojams, pasirinkusiems tokį interneto tiekimo būdą.

Kita sritis – Žemės stebėjimas. Palydovų duomenys padeda stebėti debesis, gaisrus, potvynius ir kitus reiškinius. Praradus dalį stebėjimo pajėgumų, sumažėtų prieinamų duomenų kiekis ir galimybės reguliariai stebėti tam tikras teritorijas.

Tačiau tai nereikštų automatinio viso interneto, mobiliojo ryšio ar orų prognozių išnykimo. Šios paslaugos remiasi skirtingais tinklais ir informacijos šaltiniais. Tikrasis poveikis priklausytų nuo to, kurie aparatai būtų pažeisti ir kokias alternatyvas turėtų konkrečių paslaugų teikėjai.

Kodėl išjungti palydovai liktų pavojingi?

Sugedęs palydovas iš orbitos nedingsta. Jeigu jo nebeįmanoma valdyti, prarandama galimybė atlikti numatytus manevrus, įskaitant susidūrimų vengimą. Dėl to vien elektronikos gedimu prasidėjusi problema vėliau galėtų virsti fizinių susidūrimų rizika.

Tyrimo modeliavime skaičiuojama, kad per kitus dešimt metų susidūrimai galėtų sukurti apie 3900 naujų kosminių nuolaužų. Šis skaičius taip pat yra scenarijaus rezultatas, o ne tikslus būsimo įvykio numatymas.

Nuolaužos apsunkintų veikiančių aparatų darbą ir naujų palydovų eksploatavimą. Todėl atkurti prarastą infrastruktūrą reikštų daugiau nei pagaminti pakaitinius aparatus: reikėtų įvertinti, ar jų veikimo aplinka pakankamai saugi.

Panašaus poveikio istorijoje jau būta

1962 metais JAV atliktas „Starfish Prime“ branduolinis bandymas sukūrė dirbtinę radiacijos juostą ir apgadino kelis tuo metu veikusius palydovus. Šis atvejis rodo, kad ilgiau išliekantis radiacinis poveikis kosmoso įrangai nėra vien teorinė prielaida.

Dabartinis palydovų skaičius ir nuo jų priklausančių paslaugų mastas gerokai didesni. Tačiau istorinis bandymas savaime nepatvirtina kiekvieno naujo modeliavimo procento – jis padeda suprasti nagrinėjamo mechanizmo pagrindą.

Kokie klausimai dar lieka neatsakyti?

Nepriklausomas recenzavimas turėtų padėti įvertinti tyrimo prielaidas, skaičiavimo metodus ir rezultatų ribas. Ypač svarbu, kaip modelyje atsižvelgta į skirtingą palydovų atsparumą, jų orbitas ir radiacijos poveikio trukmę.

Kol kas pateiktas darbas leidžia kalbėti apie galimą labai sunkų scenarijų, tačiau nesuteikia pagrindo skelbti, kad tokia katastrofa neišvengiama. Jo keliama praktinė problema konkreti: kaip išsaugoti ryšio ir stebėjimo paslaugas, jeigu vienu metu būtų prarasta didelė dalis viename orbitų regione veikiančios įrangos.