Лекция о космическом мусоре и небесной механике прошла в МИИГАиК

Игорь Краснорылов рассказал о космической опасности

В Московском государственном университете геодезии и картографии (МИИГАиК) состоялась лекция "Астрономия и небесная механика. Астероидная и метеоритная опасность: мифы и реальность". Профессор кафедры астрономии и космической геодезии МИИГАиК, кандидат технических наук Игорь Ильич Краснорылов рассказал старшеклассникам, студентам и школьным преподавателям о том, что такое космическая геодезия и как она помогает ориентироваться в космосе. Также на лекции можно было узнать об опасностях, которые таят в себе метеориты и астероиды. Прямую трансляцию мероприятия провело сетевое издание M24.ru.

Количество мусора на околоземной орбите с каждым годом увеличивается, и впоследствии это может угрожать освоению космоса человеком. На сегодняшний день известно множество способов борьбы с этой проблемой, но надежно работающих технологий пока нет, и перед ученными стоит вопрос: появятся ли они в будущем?

Космический мусор - именно так называют нефункционирующие объекты в космическом пространстве, большую часть из которых составляют искусственные спутники.

Искусственный спутник — космический летательный аппарат, вращающийся вокруг Земли по геоцентрической орбите. Полеты искусственных спутников выполняются на высотах до нескольких сотен тысяч километров. Период обращения спутника по орбите в зависимости от средней высоты полета может составлять от полутора часов до нескольких лет.

В настоящее время в районе низких околоземных орбит (минимальная высота над уровнем моря 193 км) вплоть до высот около 2000 км находится 220 тысяч техногенных объектов общей массой до 5000 тонн и только около 6 процентов - действующие. Большая часть – это отходы, технологические элементы, сопутствующие запускам, а также обломки взрывов.

Столкновение любого из этих объектов с действующим космическим летательным аппаратом может повредить его или даже вывести из строя.

Самыми засоренными зонами считаются те, которые чаще всего используются для работы космических аппаратов. Это низкая околоземная орбита, геостационарная орбита и солнечно-синхронные орбиты.

Геостационарная орбита - круговая орбита, расположенная над экватором Земли (0° широты). Искусственный спутник движется по ней со скоростью вращения Земли, поэтому постоянно находится над одной и той же точкой. Эта орбита считается самой загруженной и насчитывает около 1300 спутников, среди которых в рабочем состоянии находится лишь 300. Для того чтобы "геостационарные ворота" не закрылись для новых спутников, специалисты придумали правило разделения мест. Международный союз электросвязи (International Telecommunication Union, ITU) выделяет для каждого спутника конкретное место, уклоняться от которого можно не более чем на 7 градусов.

Виктор Крылов - о засоренности околоземного пространства

Когда заканчивается срок жизни спутников, они теряют управление и двигаются самостоятельно по законам небесной механики, а существовать на орбите они могут бесконечно. Если их взорвать или уничтожить, то орбита засорится еще больше. Чтобы этого избежать, можно поднять эти спутники еще выше, но тогда спутниковое кольцо будет мешать полетам на Марс или на Луну.

Людям, никогда не интересовавшимся освоением космоса, тоже есть о чем беспокоиться. Падение космического мусора на Землю может быть смертельно опасным. Среди таких случаев наиболее известными считаются падение с орбиты и гибель космических станций Skylab (в 1979 упала в Тихий океан, в следствии чего на побережье Австралии прошел дождь из осколков аппарата), и "Салют-7". Советская станция упала в 1991 году на Кордильеры.
Бывало и такое, что несгоревший космический мусор ранил людей. Например, в 1997 году обломок 2-й ступени ракеты-носителя Delta ранил женщину в плечо.

Есть и другая опасность – это спутники с радиоактивными материалами на борту. Например, в 1978 году советский спутник "Космос-954" осыпал ядовитыми обломками северную часть Канады.

Существуют и такие районы, где с неба постоянно падает космический мусор. Например, на территории от Якутии до Архангельска часто находят обломки спутников, которые запускались с космодрома "Плесецк".

Самую большую опасность представляют отработанные ступени ракетоносителя "Циклон", так как в них остается около 500 кг ядовитого вещества "гептила", который входит в состав ракетного топлива.

Сегодня крупнейшие космические объекты нацелены на уничтожение космического мусора, и разрабатывают всевозможные варианты.

Лазерная метла - лазерная установки, работающая следующим образом: частицы мусора нагревают лазерным лучом, в результате чего испаряется микрослой материала и создается реактивная сила.

Современные лазеры производят от 100 импульсов в секунду, что позволяет создать достаточно большую тягу. Если применить ее в нужный момент, можно опустить мусор до высоты 200 км, где трение об атмосферу настолько велико, что ненужные объекты будут уничтожены за несколько часов. Специалисты ВВС США рассчитали, что подобная лазерная установка за 200 миллионов долларов сможет очистить космос на высоту до 800 км за два года.

Проект до сих пор вызывает жаркие политические дебаты из за существующих международных договоров, запрещающих размещать в космосе какое-либо оружие, включая лазерное.

Сети для отлавливания мусора - американские ученые предложили ловить отходы с помощью электродинамической сети EDDE, которая будет собирать на низкой околоземной орбите куски мусора тяжелее 2 кг.
Это группа небольших аппаратов весом около 100 кг с легкими сетями, которые могут захватывать небольшие объекты. Аппараты движутся благодаря силе Ампера и не требуют топлива.

По мнению разработчиков, за 7 лет 12 аппаратов EDDE должны полностью очистить околоземную орбиту от крупных кусков космического мусора.

Мусоросборщик с рукой- роботом захватывает мусор клещами и помещает его в специальный отсек, который возвращается на Землю для утилизации.

Это далеко не все способы борьбы с космическим мусором. Чтобы освободить пространство для новых объектов, потребуется огромное вложение денежных средств и годы кропотливой работы. Но с каждым годом в небе все равно будет появляться балласт. Поэтому космические агентства находятся в поиске новых решений, среди которых перспективной считается утилизация мусора на Луне. Особое внимание этому уделяет Китай. Так, в 2007 году на Луну был запущен китайский спутник "Чанъэ-1", названный в честь богини китайского эпоса. Этот полет позволил впервые создать полную объемную карту Луны. "Чанъэ-2" был запущен в 2010 году. После этого Управление оборонной науки, техники и промышленности КНР опубликовало глобальную топографическую карту с полным изображением поверхности Луны.

В США NASA запустили Лунного орбитального разведчика. Запуск с помощью ракеты-носителя "Атлас V" состоялся 19 июня 2009 года. В результате полета были сделаны детальные снимки и обнаружены атомы гелия и аргона на поверхности Луны. А в начале сентября 2012 года с помощью легковесного радара с синтезированной апертурой были открыты залежи водяного льда.

Существует и российская космическая программа по освоению пространства на Луне "Луна-Глоб", реализуемая НПО им. Лавочкина. Целью этого проекта является запуск автоматического зонда, орбитальный модуль которого должен осуществить дистанционные исследования и выбор подходящих площадок для последующих спускаемых аппаратов, а посадочный аппарат будет исследовать поверхность в районе Южного полюса, в том числе криогенным бурением до глубины двух метров. Запуск аппарата многократно откладывался из-за необходимости переработки проекта и по настоящим данным заявлен на 2016 год.

Анна Лебедева