Для уборки космического мусора хотят использовать невод
Итак, ведущие космические державы от слов об опасности загрязнения космического пространства, наконец, решили перейти к делу. Первопроходцами станут японцы, которые уже в феврале испытают систему такой очистки. Но так ли это актуально? Ведь годы идут, об опасности мусора много говорят, но по большому счету никаких серьезных аварий из-за него не произошло. Может, пусть летает, и не надо тратить огромные деньги?
Владимир Агапов: Давайте для начала разберемся, о чем, собственно, идет речь. Что такое космический мусор? По оценкам специалистов, вокруг Земли вращается более 650 тысяч разных объектов размером более одного сантиметра. Из них в настоящее время отслеживаются только крупные, более 10 сантиметров, которых около 22 тысяч. Остальные сотни тысяч - это инкогнито, "мистеры икс". А ведь есть еще более мелкие, около миллиметра, их количество оценивается примерно в 3,5 миллиона объектов.
Самое неприятное, что эта армада постоянно растет. Не только потому, что в космос отправляется все больше аппаратов, которые, в конце концов, тоже становятся мусором. Беда в том, что сама "грязь" не пассивна. Ведь летящие с огромной скоростью фрагменты сталкиваются друг с другом, разрушаются, порождая сотни и тысячи новых объектов много лет. Не случайно все чаще сообщается об уводе МКС и других космических аппаратов с курса вероятного столкновения с космической грязью.
Но когда говорят об уклонении от столкновений, то речь идет только о достаточно крупных фрагментах, которые постоянно отслеживаются специальными локаторами и телескопами. А ведь куда больше на орбите мелкой россыпи, которую никто отследить не может, но которая также крайне опасна. Известно, что в лобовых окнах ряда космических кораблей после посадки выявляли микротрещины столь критических размеров, что вот-вот могла произойти полная разгерметизация аппарата. Понимая все эти проблемы, космические державы сейчас резко активизировали работы по борьбе с космическим мусором. Здесь нельзя упускать время, доводить ситуацию до грани, когда проблема перезреет и будет уже поздно.
Но вот японцы уже готовы первыми начать чистку...
Владимир Агапов: Это не совсем так. Речь идет только об испытании одного из многих вариантов. Спору нет, он важен, но скорей все же, чтобы привлечь внимание к проблеме. На самом деле, прежде чем серьезно браться за конкретные проекты, надо провести инвентаризацию всего космического мусора. Где и что летает, насколько опасны эти объекты. На данный момент мы имеем далеко не полное представление. На низких орбитах, до трех тысяч километров над поверхностью Земли, "болтается" примерно 80 процентов мусора, на высоких, и прежде всего геостационарной, а это около 36 тысяч километров над Землей, и промежуточных эллиптических орбитах - остальные 20 процентов.
Казалось бы, надо срочно браться за низкие орбиты, где собралась львиная доля мусора. Но с другой стороны, для нас не менее важна и геостационарная орбита - ведь на ней сейчас работает около 430 аппаратов, каждый стоимостью в десятки, а то и сотни миллионов долларов. Благодаря им мы имеем Интернет, спутниковое телевидение и массу других удобств. И в отличие от низких орбит геостационарная всего одна, и такой уникальный природный ресурс мы не можем потерять.
То есть прежде чем браться за космическую швабру, надо определиться с приоритетами?
Владимир Агапов: Конечно. Причем совсем не обязательно начинать с крупной грязи. Может оказаться, что она летает там, где нет действующих аппаратов. Такие фрагменты в ближайшее время лучше не трогать, особенно если они между собой не столкнутся. Но мало выделить опасную группировку, надо уже в ней понять, что наиболее опасно. То есть построить дерево приоритетов. И только после этого начинать тратить деньги на чистку орбит. Иначе эффект всей этой уборки окажется мизерным.
А может, параллельно странам стоит договориться, чтобы вообще не сорить? Остановить загрязнение?
Владимир Агапов: По инициативе ООН разработан ряд таких мер, согласованных различными странами. Здесь есть несколько довольно очевидных идей. Скажем, если спутник или ступень ракеты отработала, то их нужно либо увести с данной орбиты на более низкую, откуда они за счет торможения опустятся и сгорят в атмосфере. Либо вообще утопить в океане. Это касается крупных объектов, но куда больше мелочи, которая отделяется при запусках аппаратов и в процессе эксплуатации - всяческие гайки, болты и.т.д. Очевидное решение: создавать такие конструкции, чтобы ничего не отделялось.
Но главный поставщик мусора - это взрывы на орбите. Причины самые разные. Чаще всего взрывается остаточное топливо. Дело в том, что после вывода спутника на орбиту в ступени ракеты остаются компоненты топлива, в том числе самовоспламеняющиеся. Пока баки целы, ничего страшного не происходит, но стоит, допустим, микрометеориту пробить стенку, происходит взрыв, и ступень разлетается на тысячи мелких кусочков. Поэтому после завершения программы полета рекомендуется открывать специальные клапаны, чтобы слить остатки топлива в виде газов.
Какие проекты сегодня предлагаются для того, чтобы убирать накопившегося мусор? Насколько эффективен метод, который будут испытывать японцы?
Владимир Агапов: В японском проекте предполагается, что специальный спутник выведет на орбиту и развернет электродинамический трал. Это металлическая сетка длиной 300 метров, шириной 30 сантиметров, а толщина нитей - около 1 миллиметра. Трал будет двигаться по орбите, генерируя магнитное поле и захватывая часть мелкого мусора. Через несколько месяцев "невод" с уловом под воздействием магнитного поля Земли изменит орбиту и войдет в плотные слои атмосферы, где и сгорит.
Проект довольно очевидный, но вопрос, много ли мусора такой трал соберет? Ведь в космических аппаратах применяется не так много материалов, которые намагничиваются, в основном используются немагнитные сплавы алюминия, различные диэлектрические пленки, а в последнее время -- композитные материалы. Сегодня рассматривается много других проектов. Например, предлагается применять лазеры. Но такой вариант сразу вызывает массу вопросов. Как наводить луч на мелкий объект, который никто не видит? Неясно. Говорят, будем бороться с видимыми. Скажем, направив на него луч лазера, мы объект подтолкнем. Но куда? Кто может спрогнозировать, куда он полетит, если не знаетет форму объекта, его массу, материал? В итоге такого воздействия объект может стать еще более опасным, столкнуться с каким-то работающим аппаратом.
На мой взгляд, одна из наиболее интересных идей - применение различных систем торможения. Скажем, после завершения срока работы спутник выбрасывает "парус", "парашют" или просто больших размеров шарик, который надувается газом. В итоге резко увеличивается площадь всей конструкции, что сильно ее тормозит. Аппарат быстро снизит высоту полета, войдет в плотные слои атмосферы и сгорит.
В фантастических фильмах на орбитах уже давно действуют различные манипуляторы, которые убирают и устанавливают спутники и другую технику. Такие проекты есть в портфеле ученых?
Владимир Агапов: Конечно. Но они технически, пожалуй, наиболее сложные. Ведь крупный объект мусора имеет массу до нескольких тонн и вращается сложным образом, он не управляем. Имеет огромную инерцию. Как его захватить и не разрушить при этом ни манипулятор, ни сам космический аппарат, на котором манипулятор установлен? Здесь надо решить сложные технические задачи.
Но помимо чисто научно-технических здесь есть и другие проблемы. Ведь таким способом можно убирать не только мусор, но и чужие космические аппараты, даже работающие. То есть по сути это системы двойного применения - гражданского и военного. Поэтому в борьбе с космическим мусором есть важный юридический аспект. С одной стороны, на орбите летает космический мусор, но с другой - даже "мертвые", отработавшие свой срок объекты кому-то принадлежат. И попытка одной из стран пусть даже из самых лучших побуждений удалить чужой объект, может привести к очень серьезным конфликтам. Значит, такие операции должны выполняться скоординировано со всеми участниками, чтобы не возникли дополнительные риски. Над этими вопросами сегодня работает мировое сообщество, потому что все понимают: любое резкое движение может привести к неприятным последствиям для всех. Кстати, даже если мы вдруг вообще прекратим летать в космос, то количество мусора будет все равно нарастать. Оценки показывают, что только из-за взаимных столкновений уже летающих фрагментов через 20-30 лет прирост мусора превысит его убыль в результате естественных процессов торможения в верхней атмосфере и схода с орбиты.
Сегодня общая масса находящегося на орбитах космического мусора составляет около 6700 тонн. Его плотность на высотах 800-1000 километров достигла критического уровня. Из-за столкновения с ним вероятность потери космического аппарата за период 10-15 лет уже выше, чем вероятность потери аппарата из-за отказа бортовых систем. Вероятность столкновения двух крупных объектов на низких орбитах оценивается как одно событие в 15 лет. Еще 10 лет назад эта цифра в 4 раза ниже.