Не последняя трещина
Космонавт европейского космического агентства (ESA) Тим Пик выложил в "Твиттере" ответ на часто задаваемый вопрос: сталкивается ли МКС с космическим мусором? На фото – след диаметром в 7 миллиметров, оставленный небольшим кусочком краски или металла размером в тысячные доли миллиметра. Огромная скорость полёта МКС (7,7 километра в секунду) превратил эту песчинку в объект, который может вывести из строя скафандр космонавта в открытом космосе.
Можно отметить, что попадание пришлось в иллюминатор европейского модуля "Купол", обычно безлюдного. Иллюминаторы российского жилого сегмента МКС, предположительно, прочнее – их делают из того же стекла, что и фонари российских истребителей, включая перспективный Т-50. Однако если с космическим мусором ничего не делать, скоро от него не защитят не только иллюминаторы, но и стенки космической станции. Сантиметровый обломок, отмечают в ESA, пробьёт любую имеющуюся на МКС защиту, а десятисантиметровый способен уничтожить любой её модуль, не говоря уже об ущербе от вторичных осколков. Фрагментов крупнее сантиметра на орбите уже 700 000, и их число постоянно растёт.
Проблема орбитального мусора возникла не вчера. Более того, самой замусоренный момент в истории имел место полвека назад. В 1963 году американские военные запустили на орбиту 480 миллионов иголок, "намусорив" больше всех стран мира вместе взятых за всю космическую эпоху. Таким образом они временно улучшили работу военных каналов радиосвязи. Этот акт вызвал большой скандал между США и Британией с СССР, дошедший до трибун ООН и остановивший в итоге сомнительные опыты. К счастью, иголки были маленькими и не могли долго удерживаться на одном месте. На сегодняшний день всего лишь 46 их скоплений всё ещё бороздят околоземные просторы, угрожая спутникам.
Впрочем, это был единичный эксцесс. А вот космические полёты с выводом спутников на орбиту идут до сих пор. С 1957 года человечество произвело почти 5000 запусков и вывело на орбиту более 6500 спутников. Из-за дороговизны полётов на ракетах существующих типов запас топлива и двигатели для самоэвакуации на большинстве из них не предусмотрены. Когда такой спутник ломается, он мёртвым грузом остаётся на орбите, поджидая жертву. В 2009 году первым "дождался" старый российский военный спутник "Космос-2251". Он столкнулся с работающим спутником связи Iridium 33. Результатом сшибки стали тысячи осколков, заставивших учёных по всему миру вспомнить о синдроме Кесслера.
Речь идёт о сделанном ещё в 1978 году неприятном прогнозе Дональда Кесслера, консультанта NASA. Согласно его расчётам, первые же столкновении крупных спутников на орбите создадут множество разлетающихся во все стороны обломков (как "Космос-2251" через 30 лет после предсказания). Образование каждого такого облака обломков существенно повышает шанс на ещё одно столкновение. Начинается эффект домино: каждая новая жертва космического мусора будет всё больше насыщать околоземные орбиты дополнительными обломками, и через какое-то время низкая околоземная орбита станет вообще непригодной для длительного пребывания там безоружных космических кораблей. По сути, процесс уже начался: на орбите примерно 2000 более или менее целых спутников, и мусор разделывает на куски один из них примерно раз в год.
Нельзя сказать, чтобы всё происходящее совершенно не беспокоило ведущие космические державы, за исключением, возможно, Китая. В 2008 году испытания его противоспутниковой ракеты резко нарастили количество мусора на орбите. США и Россия, в отличие от Поднебесной, неоднократно пытались вести разработки для очистки орбиты от опасных обломков. Все существующие проекты делятся на два типа – для низких, до 600 километров, и более высоких орбит.
Если обломок расположен ниже 600 километров, то на него действует заметное торможение об очень разреженные верхние слои атмосферы. Неоднократно предлагались проекты специальных спутников, "стреляющих" тонкой металлической сеткой по обломкам мусора. Такая сетка резко повышает поперечное сечение фрагмента и ускоряет его падение в атмосферу, где он и сгорает. Проблемой здесь является то, что, пока кусок не сошёл с орбиты, сетка увеличивает его шансы на столкновение и тем самым временно делает космос опаснее.
Менее рискованным является проект "Лазерная метла" (наследник "Ориона" из 90-х), прорабатывавшийся в NASA ещё несколько лет назад. Он предлагает создание наземной станции с мощным лазером, который будет короткими импульсами обстреливать известные крупные фрагменты космического мусора. В точке попадания луча металл обломка испарится и создаст импульс в противоположную пятну попадания сторону. Технически обломок превратится в микроракету с наземным источником энергии. По подсчётам специалистов агентства, даже крупный кусок удастся увести в сторону более чем на 200 метров в день.
Ряд подсчётов других учёных свидетельствует, что даже такой незначительный сдвиг приведёт к резкому сокращению времени пребывания на орбите кусков обстрелянного мусора. Лазер на один мегаджоуль, установленный в пустынной местности (где меньше облаков), может сводить в атмосферу дюжины таких объектов каждый день.
Не остался в стороне и Роскосмос. Ещё в 2014 году он озвучил инициативу "Ликвидатор" — проект космического робота, который мог бы захватывать крупные спутники и уводить их на орбиту захоронения (выше геостационарной). "Ликвидатор" весом в 4 тонны мог бы за один полугодовой рабочий цикл захоронить 10 космических аппаратов, а всего за предусмотренные десять лет эксплуатации очистил бы околоземную орбиту от 200 крупных мусорных объектов. Впрочем, просто его работа выглядит только в описании. В действительности при "заарканивании" крупного куска мусора у пары мусор — "Ликвидатор" каждый раз возникал бы новый центр тяжести, отчего аппарат закручивало бы непредсказуемым образом. Борьба с закручиванием требует детально продуманной конструкции и высокой манёвренности космического робота. Технически всё это возможно, но крайне непросто.
Следует понимать, что ни один из этих проектов сам по себе, в одиночку, не смог бы очистить небо над Землёй. Десятки тысяч объектов крупнее сантиметра — слишком много для лазерной метлы, которая сможет вымести считаные тысячи в год. Кроме того, она слишком слаба, чтобы двигать действительно крупные тела. С другой стороны, "Ликвидатор" как раз предназначен для захоронении весьма крупных спутников с геостационарной орбиты. Это "тяжёлая артиллерия" – с массой в 4 тонны ему по зубам задачи, пока неподъёмные для наземного лазера разумной мощности. Как мы видим, для качественного очищения орбиты и надёжного предотвращения синдрома Кесслера не обойтись без сотрудничества основных космических держав. Опять-таки толку даже от совместной работы США и России при пассивности КНР будет мало. Ещё одно испытание китайской противоспутниковой ракеты сведёт на нет многие годы работы пока ещё гипотетических "мётел" и "ликвидаторов". Однако политические разногласия пока не дают этим трём странам не то что объединить усилия в космосе, но хотя бы просто уважать интересы друг друга на Земле.
Но самая большая проблема даже не в этом. Более важно то, что и в США, и в России политики рассматривают космос в первую очередь как инструмент демонстрации политических амбиций. Поэтому деньги космическим агентствам даются только на то, что приносит дивиденды в области пиара. На уборке мусора много очков не получишь: тема скучная, без ярких спецэффектов. Поэтому в США на "Орион", требовавший 500 миллионов долларов, денег в своё время не дали, несмотря на то что каждый полёт шаттлов обходился в те же 500 миллионов. Соответственно, и "Лазерная метла" пока пребывает в статусе проекта – NASA дают слишком мало средств, поэтому они все уходят на создание ракеты SLS. Кстати, каждый её запуск будет стоить до 500 миллионов, поэтому после разработки этого чуда техники деньги на уборку мусора тоже вряд ли появятся.
Ничем не дальновиднее и руководство российской космической отрасли. И по тем же причинам: в 2014—2016 годах проект космической Федеральной целевой программы (ФЦП) урезали в полтора раза, а в долларах он усох почти втрое. В таких условиях Роскосмос отказался от строительства даже сверхтяжёлой космической ракеты типа американской SLS, без которой на Луну и Марс полететь будет очень затруднительно. Само собой, в сложившейся ситуации, судьба "Ликвидатора", оценивавшегося всего в 10,8 миллиарда рублей, что немного для спутника такой массы, остаётся туманной. Конкретных данных по его разработке в рамках урезанной ФЦП пока нет.
Разумеется, не все страны ставят свои амбиции впереди любви к чистоте. Ещё несколько лет назад директор Швейцарского космического центра заявил, что Швейцария — это страна, которой нравится чистота, поэтому его центр решил начать с себя и убрать с орбиты свой собственный мусор — первый спутник этой страны, запущенный в 2009 году. Соответствующий аппарат Clеar SpaceOne, который запустят в 2018 году, станет первым и пока единственным космическим мусорщиком. К сожалению, Швейцария — не космический гигант. Поэтому спутник одноразовый (удалит всего один кусок мусора). Увы, похоже, великим державам в плане любви к чистоте до швейцарцев ещё очень далеко.
Подведем итоги: фотография трещины на иллюминаторе МКС вполне может оказаться не последней. Надежд на скорый перелом в этой области нет. Пока космический мусор не начнёт наносить удары посильнее, политики вряд ли начнут энергичное финансирование общеорбитального субботника.