Взрыв спутника приблизил время цепной реакции

Небольшой обломок искусственного происхождения, снятый с борта корабля (фото NASA).

Почему испытание противоспутникового оружия, проведённое 11 января этого года Китаем, вызвало беспокойство у специалистов космической отрасли? Ведь с 1968-го по 1986-й США и СССР провели свыше 20 таких же испытаний! По сути, дело вовсе не в международной безопасности. Или не только в ней.

Китайская противоспутниковая ракета настигла и разрушила старый китайский же метеорологический спутник, находившийся на орбите высотой около 850 километров. Логичные рассуждения о нераспространении гонки вооружений на космос и «Звёздных войнах, часть -дцатая» оставим политикам. Или военным. В данном случае нас сейчас интересуют совсем другие последствия этого испытания.

Как пишет New York Times, столкновение породило порядка 1 тысячи обломков, которые, получив импульс в самых неожиданных направлениях, в течение всего нескольких дней расползлись по всей бывшей орбите спутника и за её пределы. В частности, по высоте орбиты обломков уже варьируются от 160 до 3200 километров.

Но одна тысяча кусочков металла и пластика — много это, или мало?

Синие точки — 3100 космических аппаратов, вращающихся вокруг Земли. Две трети из них — бездействующие. Жёлтые точки — старый мусор: примерно 7 тысяч объектов, начиная с потерянных астронавтами болтов и гаечных ключей и вплоть до больших обломков топливных баков ракет. Красные точки — обломки китайского спутника, уничтоженного 11 января. Их — порядка 1 тысячи (иллюстрация New York Times).

С начала космической эры человечество породило 10 тысяч объектов на околоземных орбитах, занесённых в каталог и отслеживаемых радарами. Объектов, поперечник которых превышает (всего-навсего) 10 сантиметров, включая: действующие спутники, множество аппаратов, выведенных из эксплуатации или сломавшихся, верхние ступени ракет-носителей и массу обломков, возникших в результате взаимных столкновений рукотворных объектов, в том числе — обломков старых спутников, сбитых двумя сверхдержавами в ходе испытаний своего противоспутникового оружия, в эпоху холодной войны.

Это юбилейное число с четырьмя нулями было достигнуто в начале нынешнего года. За полвека стартов в космос. Китайцы увеличили эту кучу мусора (а преимущественно это и есть хлам) сразу на 10%!

Ладно, больше – меньше… Какая разница? Оказывается, специалисты давно говорят об опасности начала цепной реакции деления обломков в космосе, при которой их число начнёт возрастать не только произвольно (что происходит давно), но ещё и по экспоненте. И хотя большинство этих обломков — мелки, вероятность их столкновения с действующими спутниками резко возрастёт.

Разумеется, старые обломки сталкиваются и дробятся много десятилетий. Но до сих пор число случаев, когда такие куски заметно повредили действующий спутник или корабль, можно сосчитать по пальцам рук.

Так, в 2000 году на челноке Endeavor нашли след от микрометеорита. Аналогичная история случалась с шаттлами вообще-то несколько раз. В последний из них пострадал Atlantis. Это было осенью 2006-го. И хотя нельзя исключить естественное происхождение ударявших в шаттлы микроскопических объектов, по крайней мере, в одном случае в выбоине обнаружили следы краски от какого-то спутника.

Наконец, история знает пример уничтожения действующего спутника случайным ударом обломка от взорвавшейся ранее ракеты-носителя, а также примеры внезапных отказов спутников, предположительно, из-за ударов орбитального мусора.

Не зря манёвр уклонения для МКС давно стал обыденностью (правда, после китайского взрыва он всё же не потребовался). Такие коррекции орбиты, предотвращающие встречу с другим рукотворным объектом, бывают не очень часто, но вполне регулярно. А представьте, насколько мала станция по сравнению с околоземными просторами.

Обломки китайского спутника через 5 минут после столкновения, через 1 час, 1 день и 1 месяц соответственно (иллюстрация New York Times).

Да, фатального каскада столкновений после 11 января не случилось. В смысле, столкновения обломков были, но резкого роста соударений во всём околоземном пространстве не произошло. Тем временем американцы официально занесли в каталог 647 частей уничтоженного метеоспутника, отслеживая сейчас ещё несколько сотен.

При этом эксперты вычислили, что число фрагментов китайского спутника и сбившей его противоракеты, таких, что не превышают 10 сантиметров, вплоть до мельчайших крошек — превысило миллион. Это уже серьёзнее.

Давайте разбираться, из-за чего же беспокойство? Эксперты говорят, что китайское испытание значительно приблизило момент, когда среди летающих вокруг планеты обломков начнётся цепная реакция. И тогда с нашей планетой может случиться то, что называют синдромом Кесслера (Kessler Syndrome) — это прекращение космических полётов вследствие неизбежного столкновения любого стартовавшего объекта с обломками на орбите.

Синдром назван по имени специалиста NASA (ныне — частного консультанта) Дональда Кесслера (Donald J. Kessler), который и предложил этот печальный сценарий в 1991 году.

Объекты, упущенные из рук космонавтами и астронавтами, составляют небольшой процент от тысяч предметов, угрожающих действующим космическим аппаратам уничтожением или повреждением (иллюстрация с сайта technovelgy.com).

Ключевой момент в сценарии: обломки опасны не сами по себе. Тут важен эффект домино, после внезапного начала которого вы уже не можете ничего поделать – их число начинает стремительно расти. А ведь даже с сегодняшними обломками делать нам, по большому счёту, нечего. Ни один из предложенных за последние годы способов очистки орбит не выдерживает критики либо по части техники, либо — финансов.

Максимум, на что мы способны, развивать разные экономичные способы увода отслуживших свой срок спутников на низкие орбиты, где бы они постепенно тормозились бы атмосферой. К примеру, заранее встраивать во все новые спутники привязь терминатора, или просто оставлять на увод больше топлива в двигателях коррекции орбиты.

Но можно ли сказать, когда точно наступит синдром Кесслера? Ещё в 1995 году американская Национальная академия наук (National Academy of Science) предупредила общество, что на отдельных орбитах уже достигнута критическая плотность обломков, за которой может начаться цепная реакция быстро множащихся столкновений. Тогда число объектов более 10 сантиметров в поперечнике в околоземном пространстве составляло 8 тысяч.

Через год взрыв ступени одной из американских ракет-носителей добавил к ним сразу 713 обнаружимых фрагмента. Это рекорд, который не был побит до нынешнего января с его противоспутниковым скандалом.

След от микрометеорита на челноке Endeavor. 2000 год (фото с сайта scienceclarified.com).

Ах, какая ирония! В апреле нынешнего года Пекин должен принять у себя ежегодное собрание международного координационного комитета космических агентств по проблеме космического мусора (Inter-Agency Space Debris Coordination Committee). Мистер Кесслер улыбнулся по этому поводу: «Вероятно, китайские чиновники на данной встрече будут испытывать некоторую неловкость».

Относительно же реализации своего давнего прогноза Кесслер заявил, что худший сценарий (то есть полное прекращение запусков) – это, конечно, преувеличение. Однако, чтобы противостоять обломкам, проектировщики новых аппаратов должны оснащать спутники и корабли всё большими и большими защитами от микрометеоритов, что приводит к росту массы космических машин, а значит — к повышению их цены и стоимости запуска.

«Это означает, — поясняет учёный, — что рано или поздно, при сохранении нынешней тенденции, затраты перевесят выгоды. Возможно, это случится через столетие».

Итак, пусть китайский эксперимент не стал тем последним камушком, за которым следует лавина. Но он приблизил роковую дату. Причём сложно предсказать — насколько.

Эксперты говорят, что каскад столкновений между обломками может начаться как через десятилетия, так и в нынешнем году.



Астронавты на МКС ставят мировые и американские рекорды

5 февраля 2007

На Титане обнаружено гигантское облако

5 февраля 2007

Невесомый купол обещает накрыть город целиком

31 января 2007

ESA придумало новую систему спутникового вещания

29 января 2007

Учёные усугубили температурную проблему Сатурна

29 января 2007