Ученые впервые задействовали астрономический радиотелескоп для детального мониторинга мелкого космического мусора на геостационарной орбите (около 36 000 км). В ходе эксперимента исследователям удалось зафиксировать обломок размером всего 66 см, отделившийся от разрушенного телекоммуникационного спутника Intelsat 33e. Расчеты показали, что фрагмент вращается вокруг своей оси с периодом 15,6 секунды.
Аппарат Intelsat 33e массой 6,6 тонны вышел на орбиту в 2016 году, а 19 октября 2024 года разрушился в космосе. Наземные службы контроля зафиксировали около 500 крупных кусков конструкции, однако, по оценкам Отдела космического мусора ESA, общее число частиц размером более 1 см достигает 16 000. В условиях отсутствия атмосферы на высоте 36 000 км такие неуправляемые объекты могут оставаться на орбите тысячи лет, представляя постоянную угрозу для работающих спутников.
Бистатическая радиолокация: как увидеть «иголку» на орбите
Для обнаружения столь малоразмерных объектов на огромном удалении ученые применили схему бистатического радара, при которой передающая и приемная антенны разнесены на тысячи километров. Роль передатчика взял на себя радар Миллстоун-Хилл (Лаборатория Линкольна MIT, США), а в качестве приемника выступил 76-метровый радиотелескоп Ловелла в британской обсерватории Джодрелл-Бэнк. Такая конфигурация позволила существенно снизить уровень шумов и повысить чувствительность системы без серьезных капитальных вложений.
На дистанции 36 000 км получить оптическое изображение объекта размером 50–60 см невозможно. Однако радарный метод позволяет не только обнаружить мусор, но и мгновенно вычислить его точные физические характеристики: скорость, ускорение и траекторию, что критически важно для защиты активных спутников от столкновений.
Из-за колоссального расстояния отраженный сигнал от 66-сантиметрового фрагмента был крайне слабым. По мере вращения обломка его грани по-разному отражали радиоволны, что создавало закономерные изменения частоты и амплитуды каждые 15,6 секунды. Объединив данные множества отражений под разными углами, исследователи сформировали профиль объекта, используя метод, схожий с работой компьютерного томографа, где роль вращения сканера выполняло естественное вращение самого космического обломка.
Перспективы мониторинга космического мусора
Традиционно для наблюдений за геостационарной орбитой применялись оптические инструменты, но именно радарные измерения дают важные дополнительные данные — точную дальность и параметры движения. В ноябре 2024 года немецкий радар TIRA (Tracking and Imaging Radar) также подтвердил эффективность этой методики, зафиксировав до 5 фрагментов облака Intelsat 33e за 16 минут наблюдения.
Хотя первые тесты датируются февралем 2025 года, а расшифровка данных занимала месяцы, к 2026 году ученые модернизировали алгоритмы для обработки сигналов в режиме реального времени. В будущем объединение радиотелескопов и станций связи в единую сеть позволит оперативно рассчитывать орбиты обломков и предотвращать каскадные столкновения. Успех эксперимента наглядно доказывает, что существующая научная инфраструктура способна эффективно решать задачи защиты околоземного пространства.
