Российский «Млечный путь» поможет защитить Землю от угрозы из космоса
С того момента, как в октябре 1957 года в эфире раздались сигналы «Бип! Бип! Бип!», в мире было произведено порядка 6300 пусков ракет космического назначения (без учета аварий), в ходе которых на орбиту выведено около 18,5 тысячи искусственных спутников, зондов, кораблей и станций. Многие уже сошли с орбиты, но значительная часть — около 12,5 тысячи объектов — все еще находится в космосе, из них около 10 тысяч в рабочем состоянии. Общая масса конструкций, находящихся на орбите, оценивается в 9-10 тысяч тонн, а количество рукотворных объектов, регулярно отслеживаемых и вносимых в каталог, превышает 31 тысячу единиц. Насколько велик риск космических ДТП и какие защитные меры предлагает Россия по предотвращению столкновений и управляемому движению — в материале Pro Космос.
Космические ДТП образовали тысячи крупных и миллионы мелких обломков
Может возникнуть резонный вопрос: если околоземное пространство буквально нашпиговано железом, почему космические аппараты не сталкиваются друг с другом? Ответ не столь однозначен, как может показаться.
Во-первых, окружающий космос огромен, что значительно снижает вероятность столкновений. Несмотря на то, что по орбите вращаются тысячи спутников, отработавших ступеней ракет и других рукотворных объектов, их отличает относительная компактность, что делает столкновения достаточно редким событием.
Во-вторых, государства, осуществляющие космическую деятельность, стремятся минимизировать риски, запуская аппараты на определенные орбиты, а также отслеживая состояние и положение своих спутников в космосе. Один из методов снижения замусоренности околоземного пространства – утилизация аппаратов и ракетных ступеней. По окончанию срока службы или при появлении неисправности бортовых систем такие аппараты управляемо сводят с орбиты.
В-третьих, ДТП на орбитах все-таки происходят. Например, 10 февраля 2009 года на высоте 805 км над Сибирью столкнулись американский спутник связи Iridium-33 и российский аппарат «Космос-2251», траектории движения которых пересекались практически под прямым углом. В результате Iridium распался на 605 обломков (через пять лет в атмосфере сгорело 195 фрагментов), а «Космос-2251» — на 1609 частей (к 2013 году с орбиты сошло 420).
Специалисты полагают, что за все время космической деятельности за пределами земной атмосферы произошло более 640 разрушений искусственных объектов, взрывов, столкновений и других событий, приводящих к фрагментации космических аппаратов. Статистические модели оценивают количество обломков размером более 10 см в поперечнике, находящихся на орбите, в 34 тысячи единиц, размером от 1 до 10 см — в 1 миллион, а от 1 мм до 1 см — в 130 миллионов!
Мусор вокруг Земли
Объекты, не способные более служить полезным целям, но являющиеся опасным фактором воздействия на работающие космические аппараты, особенно пилотируемые, принято называть космическим мусором. Сильнее всего замусорена область околоземного пространства высотой до 2000 км, где и летает наибольшее число космических аппаратов. В настоящее время здесь находится более 9 тысяч активных спутников и около 14 тысяч объектов космического мусора размером более 10 см. Выше, на орбитах до 20 000 км, работают около 170 спутников, вокруг которых движутся более 500 объектов космического мусора, представляющего опасность. В области геостационарных и высокоэллиптических орбит суммарно находится порядка 700 действующих аппаратов и свыше 4000 других рукотворных объектов.
Наземные средства (радары и оптические телескопы) отслеживают все действующие спутники и значительное количество космического мусора. Эта информация жизненно важна при планировании запусков и изменении орбит спутников, когда прогнозируется потенциальное столкновение. Сами космические аппараты стараются спроектировать с учетом их устойчивости к ударам самых мелких не отслеживаемых обломков. Кроме того, в некоторых случаях важную роль играют международные регуляторные принципы безопасности космической деятельности.
Выведенные из эксплуатации спутники стараются перемещать на орбиты захоронения, где риск их воздействия на работающих собратьев минимален. Благодаря этому риск столкновений на геостационарной орбите сведен к минимуму.
Однако с развитием многоспутниковых группировок связи и дистанционного зондирования Земли, насчитывающих сотни и тысячи аппаратов, число объектов в космосе растет в геометрической прогрессии, а вместе с тем быстро увеличивается вероятность возникновения космических ДТП.
Смотрим за ближайшим космосом
«Во всем мире лишь две страны имеют возможность, используя гражданские системы, наблюдать и предсказывать события, происходящие на орбите. Это Россия и США, — рассказывает заместитель генерального директора госкорпорации «Роскосмос» по космическим комплексам и науке Александр Блошенко. — Оптико-электронные средства отечественной Автоматизированной системы предупреждения опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве (АСПОС ОКП) проводят мониторинг области вокруг Земли, простирающейся от высот 100 км до 40000 км».
«С использованием этой системы мы управляем Международной космической станцией, выдавая предупреждения об опасных сближениях с космическим мусором, — подчеркнул Блошенко. — Роскосмос обменивается данными с Министерством обороны, имеющим радиолокационные станции, работающие по низким орбитам. Не обладая обобщенными данными сегодня невозможно запустить в космос ни один аппарат».
В некоторых случаях объекты космического мусора могут представлять прямую опасность для Земли — при их неконтролируемом сходе с орбиты, неполном сгорании при прохождении плотных слоев атмосферы и падении обломков на населенные пункты, промышленную инфраструктуру и транспортные коммуникации.
Астероидно-кометная опасность
Однако кроме техногенных объектов также опасность для человечества представляют космические объекты естественного происхождения — сравнительно небольшие (по меркам космоса) небесные тела, кометы и астероиды, посещающие Солнечную систему или постоянно находящиеся в ней. «Мелкие естественные тела могут повреждать космические аппараты, — рассуждает главный эксперт департамента научно-технических проектов и систем глобального мониторинга Роскосмоса Максим Слободян. — Но опаснее возможные падения достаточно крупных небесных тел на поверхность Земли, что может приводить к гораздо более серьёзным последствиям, если их вовремя не обнаружить и не принять предупреждающие меры».
Самый известный современный пример — Челябинский метеорит, небольшой астероид диаметром всего порядка 18 метров, вошедший в атмосферу Земли 15 февраля 2013 года на скорости около 18.6 км/с. Он разрушился в результате аэродинамического торможения, но мелкие обломки достигли поверхности. Взрыв в атмосфере сопровождали ударные волны, а общее количество высвободившейся энергии, по разным оценкам, составило от 100 килотонн до 1,5 мегатонны в тротиловом эквиваленте.
Реальный ущерб от падения Челябинского метеорита был сравнительно небольшим, хотя специалисты полагают: окажись на его месте объект в сотню метров в поперечнике, это была бы катастрофа общечеловеческого масштаба. Если мы не хотим повторить судьбу динозавров, нужно следить за подобными небесными телами и уметь предсказывать их опасное сближение с Землёй. Необходимо обеспечить возможность обнаружения полета малых небесных тел, но не всех подряд, а угрожающих объектов, траектории которых проходят близко к нашей планете.
Отечественная АСПОС-ОКП в первую очередь нацелена на мониторинг техногенных космических объектов, и задачи наблюдения за естественными небесными телами у нее нет. Поскольку проблема все-таки существует, в развитие АСПОС-ОКП предлагается система обеспечения безопасности космической деятельности в околоземном пространстве «Млечный путь».
По словам генерального директора Роскосмоса Юрия Борисова, создание системы информационно-аналитического обеспечения безопасности космической деятельности в околоземном пространстве «Млечный путь» одобрено президентом РФ Владимиром Путиным.
Среди задач — предупреждение об астероидно-кометной опасности. Система включает сеть наземных оптико-электронных средств — телескопов для наблюдения за космическим пространством.
В настоящее время на Земле функционирует очень большое количество оптических телескопов. График работы самых крупных из них расписан астрономами чуть ли не по часам, а то и по минутам. В рамках системы «Млечный путь» предполагается создание и размещение специализированных средств наблюдения за опасными малыми небесными телами.
«Астрономы постоянно наблюдают за всеми небесными телами, в том числе и кометами, астероидами, но в данном случае для системы "Млечный путь" интересны только объекты, которые способны каким-либо образом угрожать Земле или группировке аппаратов в околоземном космическом пространстве», — отмечает Максим Слободян.
Случай с Челябинским метеоритом говорит о том, что сейчас нет системы наблюдения, которая была бы нацелена на предупреждение о такой космической угрозе.
Часть «Млечного пути» разместят в космосе
Наземные телескопы способны нормально функционировать лишь в специфических условиях: им мешает дневная засветка от атмосферы, и они не могут наблюдать объекты, приближающиеся к Земле со стороны Солнца.
Поэтому в системе «Млечный путь» предлагается создать и космический сегмент с размещением аппаратов на удалении в полтора миллиона километров от Земли, в одной из точек либрации системы «Земля-Солнце». Аппарат будет направлять свою оптику от Солнца к Земле и, соответственно, сможет наблюдать астероиды, которые движутся со стороны Солнца, и обеспечивать предупреждение об угрожающих объектах, которые не видят наземные телескопы.
Что касается наземной составляющей, то, чтобы система могла вести круглосуточные наблюдения, важно разместить ее средства по всему Земному шару, для чего предполагается подключить партнеров по БРИКС — межгосударственному неформальному объединению стран с динамично развивающейся экономикой.
По словам Юрия Борисова, страны БРИКС интересуются программой «Млечный путь». «Неподдельный интерес вызвало предложение российской стороны о создании глобальной системы мониторинга космического пространства с точки зрения определения опасности как естественных, так и искусственных объектов. Речь идет о защите от мусора, от астероидов, подобная система может строиться только в виде глобальной системы», — рассказал он в эфире телеканала «Россия-24». Ранее Юрий Борисов заявил, что Индия и Китай готовы принять участие в проекте.
Страна, присоединившаяся к проекту, сможет влиться в работу в любом удобном для себя формате — от размещения на своей территории средства наблюдения на арендной основе до полноценного финансово-технологического участия в создании информационных центров. Здесь важен глобальный охват. «На места установки телескопов влияют различные факторы, такие как местные погодные условия и прозрачность атмосферы, — поясняет Максим Слободян. — Лучше всего подходят горы, но они есть не везде, да и не во всех горах имеется необходимый астроклимат, обеспечивающий достаточно наблюдений. Радиолокационные средства, не зависящие от погоды и времени суток, имеют свои собственные ограничения с точки зрения размещения. Радиолокатор — это более сложная система, в отличие от оптического телескопа, особенно с точки зрения наличия инфраструктуры, обеспечивающей его функционирование».
Естественно, чем больше средств будет задействовано в наблюдении, тем более оперативной, качественной и достоверной будет информация. На встрече глав космических агентств стран БРИКС в мае этого года Александр Блошенко анонсировал готовность Роскосмоса предложить государственным и частным оператором, научным и образовательным центрам подключиться к системе «Млечный путь» через открытую информационную платформу, отметив, что её запуск в Госкорпорации планируется до конца 2024 года. По словам заместителя генерального директора «Роскосмоса» по космическим комплексам и науке, сотрудничество с использованием этой платформы существенно расширит возможности национальной системы предупреждения о космической угрозе.
