Борьба с космическим мусором
В 1957 году Советский Союз запустил в космос первый искусственный спутник Земли, открыв тем самым новую эру в истории человечества – эру освоения космоса. За прошедшие с тех поре более чем 50 лет человек отправил в космос огромное количество разнообразных спутников, ракет, научных станций. Все это вело к планомерному загрязнению космического пространства вокруг нашей планеты. По информации NASA на июль 2011 года вокруг Земли «крутилось» 16 094 объекта, имевших искусственное происхождение, в том числе 3 396 функционирующих и уже отказавших спутников, а также 12 698 разгонных блоков, отработавших ступеней ракет-носителей и их обломков. В представленном документе говорится о том, что по количеству объектов искусственного происхождения на околоземной орбите первое место занимает Россия – 6075 объектов, из которых 4667 – это космический мусор, далее идут США, Китай, Франция, Индия и Япония.

Размер мусорных фрагментов, которые находятся на околоземной орбите, достаточно широко варьируется: от микрочастиц до размеров школьного автобуса. То же самое можно сказать и по массе данного мусора. Большие фрагменты могут весить до 6 тонн, в то время как вес малых частиц составляет всего несколько граммов. Все эти объекты перемещаются в космосе на разных орбитах и с разными скоростями: от 10 тыс. км/ч до 25 тыс. км/ч. При этом в случае столкновения таких частей космического мусора друг с другом или с каким-либо спутником, движущимися в противоположных направлениях, их скорость может достигать 50 тыс. км/ч.

По словам Александра Багрова старшего научного сотрудника НИИ астрономии РАН, сегодня складывается парадоксальная ситуация. Чем больше аппаратов человечество запускает в космос, тем менее пригодным он становится для использования. Космические аппараты выходят из строя каждый год с завидной регулярностью, результатом этого является то, что на орбите Земли количество мусора возрастает ежегодно на 4%. В настоящее время на земной орбите вращается до 150 тысяч различных объектов, имеющих размеры от 1 до 10 см., частиц же, размеры которых менее 1 см. в диаметре – просто миллионы. При этом, если на низких орбитах до 400 км, космический мусор тормозится верхними слоями атмосферы планеты и через определенное время падает на Землю, то на геостационарных орбитах он может находиться бесконечно долгое количество времени.
 
Свой вклад в дело увеличения космического мусора вносят разгонные блоки ракет, при помощи которых на орбиту Земли выводятся спутники. В их баках продолжает оставаться около 5-10% топлива, которое весьма летуче и легко превращается в пар, что часто приводит к достаточно мощным взрывам. После ряда лет пребывания в космосе отслужившие свое ступени ракет взрываются на куски, разбрасывая вокруг себя своеобразную «шрапнель» из мелких осколков. За последние несколько лет в околоземном пространстве было отмечено порядка 182 подобных взрывов. Так только один взрыв ступени индийской ракеты стал причиной образования сразу 300 крупных обломков, а также бесчисленного количества более мелких, но не менее опасных космических объектов. Сегодня в мире уже есть первые жертвы космического мусора.

Так в июле 1996 года на высоте примерно в 660 км. французский спутник столкнулся с фрагментом 3-й ступени французской же ракеты-носителя Arian, которая была запущена в космос гораздо раньше. Относительная скорость в момент столкновения составляла порядка 15 км/с или 50 тыс. км/ч. Стоит ли говорить о том, что французские специалисты, которые прозевали приближение своего же крупного объекта, после этой истории еще долго кусали локти. Данное происшествие не обернулось крупным международным скандалом, так как оба столкнувшихся в космосе объекта обладали французским происхождением.

Именно поэтому проблема с космическим мусором в наши дни не нуждается в дополнительном муссировании. Надо просто иметь в виду тот факт, что существующими темпами уже в скором времени существенная часть земной орбиты станет не самым безопасным местом для космических аппаратов. Понимая это, исследователь Джонатан Миссель, являющийся сотрудником Техасского сельскохозяйственного университета, полагает, что все существующие методы уборки космического мусора имеют как минимум одну из двух общих для них болезней. Они либо предполагают проведение миссий «Один кусок космического мусора – один мусорщик» (а это очень дорого), либо предполагают создание технологий, на доводку которых уйдет не одно десятилетие. Между тем количество жертв космического мусора лишь растет.
 

Борьба с космическим мусором

Понимая это, Джонатан Миссель предлагает модернизировать концепцию «Один кусок космического мусора – один мусорщик» до многоразового использования. Разработанная им совместно с коллегами система под названием TAMU Space Sweeper со спутником Sling-Sat (спутник-праща) оснащена специальными настраиваемыми «руками». Такой спутник после своего сближения с космическим мусором захватывает его специальным манипулятором. При этом по причине разных векторов движения Sling-Sat начинает закручивать, но благодаря регулируемому наклону и длине «рук» данный маневр является полностью контролируемым, что позволяет, вращаясь наподобие футбольного мяча, осмысленно менять собственную траекторию, отправляя «спутник-пращу» навстречу следующим кускам космического мусора.

В тот момент, когда спутник оказывается на траектории движения к второму космическому объекту, первый элемент космического мусора бует отпущен им во время вращения. Причем произойдет это под таким углом, чтобы образец космического мусора гарантировано врезался в атмосферу нашей планеты, сгорев в ней. Добравшись до второго объекта космического мусора, данный спутник повторит проделанную операцию и будет делать так всякий раз, получая при этом дополнительный заряд кинетической энергии от космического мусора и одновременно, отправляя его назад на Землю к породившей его планете.

Стоит отметить, что данная концепция чем-то напоминает метод древнегреческих прыгунов в длину, которые делали это с отбрасыванием гантелей (для получения дополнительного ускорения). Правда, в данном конкретном случае, объекты космического мусора надо будет ловить и бросать на лету, справится ли с этим TAMU Space Sweeper, вопрос открытый.


Борьба с космическим мусором
TAMU Space Sweeper

Проведенное компьютерное моделирование показывает, что предложенная схема обладает высокой теоретической топливной эффективностью. И это понятно: в случае со «спутником-пращей» энергию предполагается брать от достаточно давно уже разогнанных до 1-й космической скорости кусков спутников и ракет, а не из топлива, которое к нашему сборщику мусора пришлось бы доставлять с Земли.

Разумеется, у представленной Мисселем концепции есть достаточно узкие места. Стоит отметить, что ни один из кусков космического мусора, естественно, не приспособлен для ловушки манипулятора и самое главное – для высоких ускорений во время интенсивного вращения. В том случае, если кусок будет слишком большим и тяжелым, его энергия во время вращения может оказаться достаточной для разрушения самого себя, а также манипулятора. В то же время создание вместо одного объекта космического мусора большого количества других вряд ли приведет к улучшению ситуации в космосе на низких околоземных орбитах. При этом, безусловно, идея видится интересной, а в случае адекватного технического воплощения – эффективной.

Поповкин рассказал сенаторам о космической угрозе и космическом мусоре

12 марта 2013 года в Совете Федерации состоялся круглый стол на тему «О разработке мер по обеспечению планетарной безопасности от космических рисков и угроз». С докладом перед сенаторами выступил глава Роскосмоса Владимир Поповкин. По итогам работы круглого стола Виктор Озеров глава комитета Совета Федерации по обороне и безопасности направил в правительство предложение о создании в стране центра предупреждения и противодействия угрозам, который связаны с астероидной опасностью. После падения 15 февраля текущего года челябинского болида, все представляют опасность, которая исходит из космоса, при этом никто не имеет представления о том, как этой угрозе противостоять. Ясно только одно – для этого нужны деньги.

Владимир Поповкин о космической угрозе

По словам Поповкина, его ведомство совместно с РАН будет работать над созданием единого центра по парированию и предупреждению угроз из космоса. В числе такого рода угроз на первое место он поставил астероиды и кометы. Характерно, что третьим, но явно не последним участником данной группы будет Минобороны РФ. Данный центр будет распределен территориально по объектам РАН, Роскосмоса, Минобороны и Минпромторга. Рабочая группа по созданию данного центра уже создана. Владимир Поповкин рассказал сенаторам о том, что на первом этапе главными задачами центра станут повышение эффективности наблюдения за небольшими небесными объектами и космическим мусором, а также запуск исследовательских миссий к потенциально опасным астероидам и кометам и разработка и испытание средств воздействия на космические объекты.

Любопытно, но при этом Владимир Поповкин сразу же отметил, что создание технологий противодействия астероидам и активного удаления космического мусора может служить очень удобным прикрытием для создания и тестирования технологий военного назначения. Поэтому он считает, что нужно создавать международные документы, которые исключали бы любую возможность создания, испытаний и развертывания систем вооружений в космосе. Соответственно к работе планируется подключить российский МИД. Данную позицию сразу поддержал глава МЧС России Владимир Пучков, который заявил, что совместно с зарубежными коллегами необходимо проработать вопрос о создании международной системы раннего оповещения о космических угрозах, развернутой на спутниках, оснащенных мощными телескопами.


Поповкин рассказал сенаторам о космической угрозе и космическом мусоре

По мнению Владимира Поповкина, Российская академия наук (РАН) должна отвечать за наблюдение за кометами и астероидами, Роскосмос – за борьбу с космическим мусором и решение данной проблемы. Также он представил сенаторам проекты противоастероидных космических аппаратов Государственного ракетного центра им. Макеева и НПО им. Лавочкина. Участие Минобороны России в данной программе на заседании раскрыто не было. Такое умалчивание роли военных оставляет простор для фантазии. Скорее всего, речь идет о создании и развертывании если не милитаристских программ, то программ двойного назначения. При этом наличие международной системы обмена информацией о приближающихся к нашей планете астероидах при помощи орбитальных телескопов нисколько не мешает развитию военной составляющей космической программы.

По оценкам заведующей отделом Института астрономии РАН Лидии Рыхловой, для создания современной системы наблюдения за астероидной опасностью на земле России понадобится порядка 58 млрд. рублей в ближайшие 10 лет. Но, по словам Дмитрия Рогозина, который курирует оборонку и космос, создавать подобного рода систему наблюдения и защиты на земле совершенно неэффективно. А рассчитывать в такой работе лишь на собственные финансовые ресурсы нашей стране еще и очень накладно.

По мнению специалистов, на сегодняшний день в мире просто нет надежных технологий, которые позволили бы предсказать со 100% вероятностью падение на Землю крупных астероидов – достаточно крупных объектов, способных привести к реальным разрушениям. Благодаря существующему на данный момент американскому инфракрасному телескопу WISE ученым стали известны все потенциально опасные для планеты метеориты диаметров около 1 километра, но чем меньше метеорит, тем ниже вероятность его обнаружения, а что самое главное, тем позднее он будет замечен.

Диаметр упавшего под Челябинском метеорита составлял примерно 17 метров, и его падение для всех ученых стало полной неожиданностью. Специалисты NASA, проанализировав траекторию падения данного небесного тела, определили, что при самом благоприятном раскладе его можно было обнаружить лишь за 2 часа до падения. В самом лучшем случае за это время можно было бы предупредить граждан об опасности, хотя, как показало наводнение в Крымске, даже на это у нас не всегда можно надеяться. В любом случае, даже если о приближении к Земле крупного метеорита люди узнают, допустим, за 5 часов до его падения, то за это время можно будет в лучшем случае лишь написать завещание.


Поповкин рассказал сенаторам о космической угрозе и космическом мусоре

Достаточно скептично настроен и Иван Моисеев научный руководитель Института космической политики. По его словам, траектории всех больших астероидов на сегодняшний день давно известны и изучены учеными. Если же говорить о небольших космических телах, то сегодня не существует никаких технических средств по их обнаружению и уничтожению, которые можно бы было назвать эффективными. Реальная задача всей этой программы может быть лишь научной – выводить на орбиту телескопы и постепенно шаг за шагом создавать сеть наблюдения за малыми небесными телами. Именно так сегодня и действуют некоторые страны, но не Россия. По его словам, достаточно хорошая программа по контролю за метеоритами сегодня развивается в США, и России неплохо бы было скооперироваться с американцами в обмене информацией. Большее мы пока сделать вряд ли сможем. Поэтому обсуждение проблемы в Совете Федерации отражает только ту суету, которую и должны продемонстрировать чиновники. Они ведь должны были отреагировать на падение челябинского метеорита.

По мнению Моисеева, все закончится созданием новой структуры, которой выделят какое-то финансирование, но не очень большое. По его словам, еще в советское время они просили у действующего начальника Генштаба выделения денежных средств на борьбу с метеоритной угрозой, на что последний ответил, что вероятность термоядерной войны на Земле гораздо выше, чем угроза падения метеорита, однако вы просите у меня финансовых средств на уничтожение астероидов больше, чем я трачу на термоядерную программу. Деньги на проект вообще не были выделены. Как считает Иван Моисеев, сейчас произойдет ровно то же самое. Сначала посчитают бюджет, затем прикинут вероятность падения астероида, и смету как следует сократят.

Владимир Поповкин об угрозе космического мусора

Рассказал глава Роскосмоса и об опасности космического мусора, который представляет реальную угрозу спутникам, расположенным на геостационарной орбите Земли. По словам Владимира Поповкина, если в ближайшее время международное сообщество не предпримет срочных действий по защите космических аппаратов, то в ближайшие 20 лет геостационар будет замусорен до такой степени, что его невозможно будет использовать по назначению.


По его словам, уникальный ресурс геостационарной орбиты Земли, где в настоящее время развернуто подавляющее большинство космических аппаратов, в том числе основные спутники связи и спутники системы предупреждения о ракетном нападении, может быть полностью утрачен. Засорение геостационарной орбиты космическим мусором настолько велико, что даже в том случае, если с Земли будут полностью остановлены запуски, на геостационарной орбите продолжится процесс старения и выхода из эксплуатации и разрушения космических аппаратов. По этой причине просто необходимо создание международного сообщества, которое занялось бы решением данной проблемы, так как геостационарная орбита имеет для землян стратегическое значение.

Ранее уже появлялась информации о том, что в настоящее время на околоземной орбите находится более 600 тысяч объектов космического мусора, диаметр которого превышает 1 см. Столкновение с такого рода космическими объектами чревато для спутников серьезными повреждениями, а с объектами более 10 см в диаметре, которых насчитывается уже порядка 16 тысяч, полным уничтожением аппарата. Сегодня спутники приходится регулярно «уводить» от столкновения с опасными для их функционирования обломками. А это в свою очередь ведет к расходу запасов топлива и сокращению срока службы спутников. В настоящее время потери европейских спутниковых операторов из-за космического мусора ежегодно оцениваются в 140 млн. евро. При этом уже в следующем десятилетии данная цифра может вырасти до 210 млн. евро в год.


http://topwar.ru/25318-borba-s-kosmicheskim-musorom.html
http://topwar.ru/25981-popovkin-rasskazal-senatoram-o-kosmicheskoy-ugroze-i-kosmicheskom-musore.html