Космический мусор, или Как уберечь спутники

Александр Губерт, специально для Sputnik

Действительно, первый полет человека в космос, совершенный советским космонавтом Юрием Алексеевичем Гагариным, стартовавшим с казахстанской земли 12 апреля 1961 года, обессмертил и его имя, и нашу большую страну, и казахскую землю.

Мусор в Галактике

Сегодня полеты на орбиту воспринимаются достаточно обыденно, хотя риск, пусть просчитанный и осознанный, остается в любом случае. Кроме самого старта и возвращения на Землю, космонавты рискуют каждый миг, находясь на борту орбитальной станции, ведь от космической пустоты их отделяет всего несколько миллиметров металла. Увы, риск нахождения на орбите с годами не уменьшается, а, наоборот, увеличивается. Причина тому — космический мусор.

Достаточно часто из Центра управления полетами приходит информация, что Международная космическая станция (МКС) совершила маневр на орбите с целью уклонения от летящих объектов.

Такими объектами могут быть и небольшие метеориты, которых на этой высоте не так уж и много. Гораздо большую опасность представляют собой искусственные объекты, так называемый космический мусор — обломки или детали отработавших и разрушившихся космических аппаратов, ступеней ракет, разгонных блоков. И этот мусор, которого на орбите за почти 60 лет накопилось огромное количество, как раз и представляет серьезную опасность и для самой станции, и для космонавтов, работающих в открытом космосе.

"Уборка" орбиты — дело это не простое и затратное. Есть разные идеи о технических решениях этой проблемы. Но прежде чем пытаться сжигать лазером, собирать или отправлять в атмосферу космический мусор, необходимо знать о нем как можно больше — классифицировать, определять орбиты, скорость отдельных фрагментов. А их около 16 тысяч.

Практически все крупные космические агентства — NASA, ESA, Роскосмос, Китай ведут катологизацию этих объектов. Наблюдение, подсчет, определение орбит, скорости и других параметров космического мусора выполняют астрономы.

Этим занимаются наблюдательные астрономические обсерватории практически во всех странах, где они есть, в том числе и в Казахстане.

Более того, специалисты Астрофизического института им. В.Г.Фесенкова (АФИФ) ведут эти работы уже несколько десятилетий, еще с тех самых первых лет космической эры. В свое время по данной тематике группе казахстанских астрономов под руководством В.С.Матягина была присуждена Государственная премия СССР. А тогда (да и сейчас) такими премиями не разбрасывались.

Только спустя много лет перестало быть государственной тайной, что эти работы были проведены в интересах министерства обороны СССР, то есть речь шла о военных спутниках.

Быстрее скорости звука

Количество аппаратов и элементов космического мусора в околоземном пространстве растет из года в год. Такая ситуация, по оценке специалистов, со временем будет лишь усугубляться, поскольку с развитием нашей цивилизации постоянно увеличивается потребность в количестве и качестве информации, получить которую удается лишь с помощью космических аппаратов (телекоммуникации, метеорологические наблюдения, навигация, мониторинг в рамках обеспечения государственной безопасности, контроль и предупреждение чрезвычайных ситуаций). Усложняют ситуацию и законы небесной механики.

Как рассказал руководитель сектора наблюдений искусственных спутников Земли и информационных систем Астрофизического института Александр Серебрянский, начиная с 2017 года, старые пассивные ГСС (геостационарные спутники) будут выходить в плоскость экватора, то есть в ту самую плоскость, где находится большинство работающих ГСС. В связи с этим повышается вероятность опасных сближений действующих спутников с аппаратами, запущенными 54 года назад.

И это дополнительно к тем тысячам мелких фрагментов, которые уже находятся в опасной близости от работающих космических аппаратов и орбиты МКС. Средняя относительная скорость их взаимного пролета составляет около 10 км/с. И столкновение любого из этих объектов с действующим космическим аппаратом  может повредить его или даже вывести из строя.

Международное сотрудничество

Как обеспечить безопасность космических аппаратов? Для этого необходимо усовершенствование средств наблюдения. Этим должна постоянно заниматься специальная служба.

По словам директора АФИФ Рашита Валиуллина, данная задача сейчас является для института приоритетной. А это целый комплекс мероприятий: разработка новых оптических систем, адаптация и усовершенствование имеющихся оптических средств наблюдений, автоматизация с последующей роботизацией как самих систем и процесса наблюдений, так и анализа полученной информации, постоянное усовершенствование программного обеспечения и алгоритмов, подготовка новых квалифицированных кадров, налаживание международного сотрудничества.

Кстати, о международном сотрудничестве. В результативной работе казахстанских астрофизиков международное научное сообщество весьма заинтересовано. Причина проста — между Восточной Азией и Европейской частью материка наши наблюдательные базы и ученые — единственные, кто может проводить астрономические наблюдения соответствующего уровня.

К этому располагает географическое расположение казахстанских обсерваторий, хороший астроклимат (достаточно прозрачное и открытое небо), современные приборы, научная школа и квалифицированные специалисты. Взамен зарубежные коллеги готовы делиться результатами своих наблюдений, а у казахстанских ученых появляется доступ к таким инструментам, как, например, телескопы "Субару" в обсерватории Мауна-Кеа на Гавайях. И все это относится как к фундаментальным, так и к прикладным исследованиям. Что касается последних, то наблюдения за космическим мусором и другими искусственными объектами на орбите — как раз из их числа.

Президент "Национального центра космических исследований и технологий" Чингис Омаров, в составе которого работает АФИФ, считает, что мониторинг околоземного космического пространства является очень весомым вкладом Казахстана не только в мировую науку, но и, без преувеличения, в обеспечение безопасности всего человечества. Ведь от бесперебойной работы космических аппаратов сегодня зависят целые отрасли промышленности и экономики — связь, транспорт, навигация, передача данных, функционирование финансовых систем и многое другое.

Да и метеоритная опасность для нашей планеты  — не пустая страшилка. Еще свежо в памяти совсем недавнее падение Челябинского метеорита. Поэтому нам не остается иного выбора, кроме как развивать и модернизировать имеющиеся наблюдательные базы.

Телескопы не стареют!

В Астрофизическом институте им. В.Г.Фесенкова действуют Тянь-Шаньская астрономическая обсерватория (ТШАО) и Обсерватория Ассы-Тургень. Историческая Обсерватория на Каменском плато, с которой все начиналось более 60 лет назад, сегодня мало пригодна для наблюдений. И не только по причине устаревшего оборудования — телескопы не стареют! Всему виной сильная "засветка" от городских огней ночью и, увы, алматинский смог.

А вот два телескопа ТШАО полностью автоматизированы и позволяют проводить наблюдения дистанционно, что значительно увеличивает эффективность работы этих инструментов. Масштабные работы ведутся и в Обсерватории Ассы-Тургень.

В планах института — до 2020 года развернуть еще один передовой комплекс, который позволит проводить наблюдения низкорбитальных объектов, таких, например, как мини-спутники. Внимание к их возможностям уделяется во многих странах. Ведутся переговоры с университетами и центрами Японии, налаживается сотрудничество с Республиканским центром космической связи и российским Институтом прикладной математики им.Келдыша, а также с другими научными центрами.

12 апреля — не только Всемирный день авиации и космонавтики или Международный день полета человека в космос, но и день Науки. Так что у казахстанских астрофизиков — двойной праздник.