О наполненности космоса микрометеоритами впервые удалось узнать с помощью советского спутника «Объект-Д». По его данным плотность пылевого облака, через которое проходит Земля, составляет примерно одну частицу пыли на миллион кубических метров. При этом такая частичка будет размером не больше микрона. Для сравнения можно представить во всем Охотском море только одну песчинку. Это на первый взгляд мало, но тем не менее объемы космического пространства настолько велики, что суммарное количество находящегося в нем материала огромно: за сутки на нашу планету падает около 100 т космической пыли.

При этом астероиды летают вблизи планеты с колоссальной скоростью. Спутники, чтобы не упасть на Землю, двигаются с первой космической скоростью. Астероиды и микрометеориты летают еще быстрее. Что будет, если объекты, движущиеся в восемь раз быстрее пули, столкнутся между собой?

Если у космической пылинки масса небольшая, то, может, ничего страшного и не произойдет. У микрометеоритов с массой в тысячную долю грамма не хватит энергии пробить даже тонкий корпус спутника. Но если масса пылинки составляет уже хотя бы полграмма, то она прошьет станцию насквозь. Такие пылинки называются метеороидами. Хотя крупных микрометеоритов гораздо меньше, чем мелких, столкновения с ними происходят часто.

Так, например, из-за метеороида вышла из строя топливная магистраль на станции «Салют-7». Космонавты перешли на запасную систему, но основную надо было починить в любом случае. Инженеры разработали особую методику и инструменты для ремонта, а новый экипаж – космонавты Леонид Кизим и Владимир Соловьёв – еще на Земле несколько месяцев готовился к проведению внеплановой операции. Когда они оказались на орбите и вышли в открытый космос, то столкнулись с неожиданной проблемой. Одна из гаек, которая крепила магистраль к корпусу, была залита клейким веществом – эпоксидной смолой. Никто и не предполагал на Земле, что гайку кто-то будет трогать. Космонавты потратили два часа только на попытки ее отвинтить. После этого инженеры всё оборудование старались делать так, чтобы отремонтировать его было просто.

В 1983 году маленькая песчинка оставила серьезную трещину на иллюминаторе шаттла. Всего за время полетов шаттлов было обнаружено более 170 следов от столкновений и потребовалось более 70 замен иллюминаторов. Шаттл был слишком большим и собирал на себе все удары. При этом, в отличие от станции, он возвращался на Землю целиком, но повреждения, как показала практика, для него критичны.

Почти каждый год 12–15 августа можно увидеть звездопад, который получил имя Персеиды. В эти дни люди видят, что на Землю падают пылинки от кометы Свифта – Таттла. Комета – это снежок изо льда и пыли. Приближаясь к Солнцу, она «тает», и пыль освобождается, разлетаясь в хвост и затем вдоль орбиты кометы. Микрочастицы нагреваются от трения об атмосферу и светятся, словно звезды.

В 1993 году ожидалось, что Земля пересечет очень крупное облако таких частиц, которое осталось после пролета кометы Свифта – Таттла. Многие инженеры испугались этого и, например, в США запуск шаттла отложили. Станцию «Мир», которая на тот момент уже находилась на орбите, спрятать не получилось. Космонавты на ее борту видели поток микрометеоритов и как они врезаются в панели солнечных батарей. Более серьезных повреждений не было. «Мир» уже имел специальный радиатор, который служил первым щитом. Хотя основная функция этого устройства была в контроле температуры, многослойная конструкция позволяла затормозить врезающиеся метеороиды и не дать пробить основной корпус.

Космонавтам повезло, а вот европейскому спутнику связи Olympus-1 – нет. У него друг за другом отключились сначала солнечные батареи, а потом система стабилизации. Это две независимые системы, то есть в Olympus-1 космическая пыль попала минимум дважды. После инженеры доработали конструкцию подобных спутников и укрепили корпус.

16–18 ноября 1998 года станция «Мир» пролетела через еще один подобный «звездный дождь» под названием Леониды. Космонавты даже специально развернули станцию так, чтобы в случае чего пробило станцию, но не корабль, в котором люди смогут эвакуироваться на Землю. В самое опасное согласно данным астрономов время ничего не произошло. Космонавты даже не увидели вспышек от падения метеоров в атмосферу. На самом деле астрономы ошиблись, и станция пролетела через облако пыли на 16 часов позже расчетного времени. Космонавты к тому моменту уже были на отбое и мирно проспали как эффектное зрелище, так и опасность.

Метеор с борта МКС. NASA

В последующем исследовании на солнечной панели станции обнаружилось 150 повреждений, которые появились за десять лет эксплуатации.

Как позже показал анализ солнечных батарей орбитального телескопа «Хаббл», такие проблемы есть у всех космических аппаратов. На следующей после «Мира» станции МКС уже имелись специальные противометеоритные панели, а на солнечных батареях – специальная пленка, уменьшающая повреждение. А вот на роботе-манипуляторе «Канадарм», который используется снаружи станции, защиты нет, и в 2021 году на плече космического робота-руки нашли отверстие от удара метеороида.

На американской станции «Скайлэб» имелся специальный прибор в виде ловушки для регистрации микрометеоритов. Однако в процессе одного из выходов в открытый космос астронавты Джеральд Карр и Эдвард Гибсон его не обнаружили. Вряд ли космическая пыль сбила датчик. Скорее всего, во время предыдущего выхода астронавты задели этот прибор, например, шлангом от скафандра и сбили его с платформы. В итоге датчик сам стал космическим мусором.

В момент написания книги на орбите разворачивалась еще одна история. Под новый 2023 год космонавты Сергей Прокопьев, Дмитрий Петелин и астронавт НАСА Франсиско Рубио наблюдали снежный фонтан, который вырывался из космического корабля «Союз МС-22», доставившего их на Международную космическую станцию.

Выяснилось, что была пробита система охлаждения. Она представляет собой радиатор, наполненный теплопроводной жидкостью, которая сначала циркулирует внутри корабля, забирая (или подводя) тепло, а потом циркулирует снаружи, отдавая энергию за счет излучения (или получая ее от Солнца). И вот теплопроводящая жидкость через небольшое отверстие улетела в космос. При последующем наблюдении за отверстием ученые определили, что его проделал крупный метеороид.

Фонтан из пробитого отверстия в корабле «Союз МС-22». NASA

Через полтора месяца грузовой корабль «Прогресс-МС» получил аналогичное повреждение. Вероятность попадания астероидов в одно и то же место в двух разных кораблях крайне мала. Это породило мысли о систематической технической ошибке в конструкции.

Рукотворные объекты в виде космического мусора создали много трудностей и проблем. Одним из самых «грязных» в этом смысле был американский проект «Вестфорд». В его рамках предполагалось выпустить в космос 480 миллионов медных иголок. Идея заключалась в эффекте отражения радиоволн. Если окутать планету медью, то такая оболочка станет своего рода зеркалом, отражающим информацию во все стороны всем на планете. Радиовышки для телевизионной и сотовой связи делают высокими, чтобы Земля меньше мешала распространению сигнала. С отражением можно было добиться увеличения покрытия, причем чем выше была бы оболочка, тем большего покрытия можно было бы ожидать.

Первая попытка «намусорить» не удалась. На высоту в 3500 км был выпущен утыканный иголками нафталиновый шарик. По мере сублимации нафталина иголки должны были освобождаться и разлетаться по орбите. Однако нафталин неравномерно прогревался Солнцем на своей орбите и не расплавился до конца. Несколько сгустков иголок все еще летают вокруг Земли. Вполне возможно, что при изменении активности Солнца или гравитационного влияния других тел на орбиту сгустков иголки все-таки высвободятся.

Вторая попытка была успешнее. Количество нафталина уменьшили, а число иголок увеличили. Это позволило шарику сильнее нагреваться от Солнца. В итоге около 190 миллионов иголок окутали кольцом планету. В этом случае нафталин тоже расплавился не полностью, и потому высвободился не весь заряд. В итоге вокруг Земли образовалось своего рода кольцо из иголок. На Земле осуществили сеанс дальней связи, но уже через несколько дней пояс рассеялся за счет солнечного ветра и давления света. Иголочки оказались на слишком большом расстоянии друг от друга и уже плохо справлялись со своей задачей отражения. Зато они стали очень мешать астрономам, особенно тем, которые занимались изучением Вселенной в радиодиапазоне. К тому же появился риск повреждения этими частицами космических аппаратов.