Бунецкий Дмитрий
Екатерина Степаненко
редактор Проблема с мусором на нашей планете стара, важна и актуальна каждый день. Огромное количество людей покупают, едят, пользуются, затем выбрасывают отходы — и они зачастую хранятся на огромных свалках, создавая новые экосистемы для чаек, крыс и охотников за ценностями. Впрочем, если с этой неприятностью хотя бы как-то борются — строят заводы, перерабатывают мусор и используют его заново и так далее, то околоземное космическое пространство так и остается чердаком, на который запихнули весь-весь ненужный хлам и позабыли. Трудность лишь в том, что время от времени нам нужен этот чердак для доступа к другим планетам. А еще там телекоммуникации, метеорология и прочие источники информации для мобильных приложений. Именно поэтому мир все серьезнее задумывается над уборкой космического мусора, который уже привел к глобальным катастрофам в кинематографе и парочке столкновений в реальной жизни. Корреспондент "Сегодня" узнал, сколько и чего болтается вокруг Земли и как с этим планируют бороться.
СИНДРОМ КЕССЛЕРА
О космическом мусоре начали говорить давно, еще в 70-х годах. Хотя на тот момент небо было почти таким же чистым, как и в докосмическую эру. Смысл в том, что многочисленные запуски искусственных спутников приведут к полной непригодности ближнего космоса для практического использования. Первым об этом заявил — и выдал детальное описание процесса — консультант НАСА Дональд Кесслер, в честь которого был назван "синдром (эффект) Кесслера". Он донес до ведома широкой публики, что каждый спутник, космозонд или пилотируемая миссия — потенциальные источники космической угрозы.
Забавно, впрочем, то, что первыми, как обычно, эту угрозу предусмотрели фантасты.
"В случае с космическими отбросами потребовалось с полдюжины катастроф, чтобы убедить власти в необходимости очистить околоземное пространство от накопившихся за пятьдесят лет кусков использованной ракетной обшивки, сломанных телеметрических устройств или потерянных спутников. По ходу дела обнаружилось, что к этому добавилось невероятное количество всяких мелочей, включая куски метеоритных скал и железа, хондрит, явно земного, возможно, вулканического происхождения, мумифицированное тело одного из космонавтов..."
Это отрывок из романа Кита Лаумера "Берег динозавров", который, в общем-то, о путешествиях во времени. Он был издан в 1971 году, спустя каких-то 14 лет после запуска первого искусственного спутника Земли и за семь лет до отчета Кесслера. В 1964 году в "Звездных дневниках Иона Тихого" на ту же проблему жаловался Станислав Лем.
Впрочем, Лаумер писал о другом, а вот Кесслер занялся вопросом вплотную. Так, он обнаружил, что взаимодействие с атмосферой на низких орбитах постепенно уменьшает количество мусора, да и столкновения с ним на маленьких высотах не особо опасны: скорости небольшие, да и все обломки стремятся сгореть в плотных слоях атмосферы. К несчастью, чуть выше, где до "обжигающей" атмосферы далеко, обломки могут болтаться тысячи лет. Самое большое коварство синдрома Кесслера — в эффекте домино. Возьмем два крупных кусочка, болтающихся на орбите. Они неуправляемы и сталкиваются друг с другом. Скорости достаточно высокие, так что кинетической энергии удара достаточно, чтобы превратить два крупных кусочка в восемь некрупных. Те сталкиваются еще с чем-то — и в итоге мы получаем множество малюсеньких железных штучек, каждая из которых, если им повезет, может сыграть главную роль в реальной версии фильма "Гравитация".
КАК МЫ МУСОРИЛИ
Первыми в освоении и, соответственно, замусоривании космоса были представители СССР. Они запустили первый в истории человечества искусственный спутник в 1957 году и оставили в околоземном пространстве ступень ракеты, которая этот самый спутник вывела на орбиту. Сразу за ними отметились американцы, которые запустили собственный аппарат. В общем, когда Юрий Гагарин говорил свое эпическое "Поехали!" в 1961 году, в небе уже болталось около 200 рукотворных объектов.
А тут еще подключился Пентагон. В 50-е годы никаких спутников связи не было, а основным средством связи у военных были радиоволны, которые "нацеливали" в ионосферу, откуда те отражались и попадали к получателю. Но такая связь была не слишком надежной. И американцы решили создать еще одну ионосферу, для чего рассыпали на средней околоземной орбите 480 миллионов (!) медных иголок. Это назвали "Проект "Вестфорд": три запуска ракет-носителей с 1961 по 1963 год и почти полмиллиарда дипольных микроантенн длиной в 1,78 мм. Первые два запуска прошли так себе, а вот после третьего иголки образовали огромное облако, которое превратилось в кольцо, отражающее радиосигналы. Мировая общественность тут же взревела от возмущения, Британское королевское астрономическое общество и СССР даже выступили единым фронтом. По неизвестным причинам (вероятно, из-за волны протестов в ООН) проект закрыли уже в 1963 году, часть иголок "осыпалась" и сгорела, часть — 46 скоплений — кружит вокруг Земли до сих пор.
К 1980 году на околоземной орбите было около 500 крупных объектов (не считая миниатюрных иголок и прочего микрохлама). Как раз в это время США и СССР развлекались космическими войнушками и запускали противоспутниковые ракеты, благодаря чему 7% наблюдаемых на то время объектов появились именно в результате этих двенадцати запусков в период 1968—1985 годов. К 2007-му "крупненьких" стало семь тысяч. Но затем китайцы, по-видимому, позавидовали "Проекту "Вестфорд" и устроили испытания кинетического оружия. То есть, по сути, той же противоспутниковой ракеты. Целью стал их собственный метеоспутник, отработавший свой ресурс. Ракета протаранила его, и оба аппарата (а также те, что находились поблизости) превратились в 2600 десятисантиметровых обломков и десятки тысяч более мелких.
Спустя год американцы, которые, естественно, осудили китайцев за их испытания, внезапно обнаружили, что их собственный экспериментальный военный спутник, запущенный в 2006 году, доверху заполнен высокотоксичным ракетным топливом — гидразином. Связи с ним не было с момента запуска, мог бы и болтаться дальше, но обо всем разнюхала пресса, скрывать было сложно, потому его решили уничтожить. Так что 21 февраля 2008 года по нему выстрелили ракетой с борта крейсера. Большинство обломков вошло в атмосферу, но часть, как обычно, осталась сверху.
Ну и, наконец, последнее крупное загрязнение — результат первого в истории "космического ДТП". По какой-то невыясненной причине спутник американского оператора спутниковой связи "Иридиум-33" врезался в болтающийся на орбите нерабочий русский аппарат "Космос-2251". Для нас не настолько важны причины столкновения, сколько тот факт, что 600-килограммовое тело протаранило 900-килограммовое тело, породив 600 крупных обломков и тысячи мелких. Произошло это в 2009 году, а уже в 2012-м МКС пришлось совершить маневр уклонения, чтобы не столкнуться с одним из самых крупных кусков спутников.
Но это цейтноты. Методичное загрязнение околоземного пространства не прекращается ни на секунду. За последние 50 лет человечество запустило около 6600 спутников. Некоторые из них были военными, так что токсичное топливо и ядерные реакторы над нашими головами не редкость. Тысяча спутников работает до сих пор. Около двух тысяч так или иначе уничтожены. Остальные продолжают болтаться, сталкиваться и всячески способствовать тому, чтобы очередной запуск стал фатальным для какого-нибудь спутника, а то и человека.
По данным Европейского космического агентства, вокруг планеты сейчас вращаются: около 29 тыс. обломков больше 10 см, около 670 тыс. обломков от 1 до 10 см и, наконец, более 170 млн обломков от 1 мм до 1 см. Общая их масса — 7000 тонн, скорость полета достигает 56 тыс. км/ч (скорость полета среднего обломка в несколько раз превышает скорость вылета пули из АК). В НАСА подсчитали, что наш космос настолько захламлен, что с 2007 года раз в пять лет должно происходить крупное столкновение. Даже если мы полностью прекратим запускать ракеты, количество мусора, благодаря эффекту Кесслера, продолжит расти.
КЛАДОВАЯ НАДПЛАНЕТНОГО УБОРЩИКА
Сейчас мы заберемся в дебри научных допущений, поскольку пока ни один "космопылесос" не добрался до орбиты. Есть лишь проекты, которые могут показаться фантастикой. О таком писал еще советский космонавт и фантаст Юрий Глазков — в рассказе "Утильщик" он создал новую профессию, космический уборщик, который летает по системе и собирает разный хлам с помощью неких сетей, а потом утаскивает его на огромную свалку.
СЕТИ. Нечто подобное предлагают и британские ученые. Правда, без свалки — программа RemoveDebris, которую Королевское научное общество записало в лучшие научные проекты 2016 года, предполагает сбрасывать все... обратно на Землю. "Это не научная фантастика, это реальная проблема, — заявил руководитель проекта профессор Джейсон Форшоу из космического центра Университета Суррея. — Весь космический мусор в конце концов упадет на Землю благодаря силе притяжения, но на это уйдет примерно тысяча лет. Но мы не можем столько ждать, у нас есть всего лет 10-20 до того, как это перерастет в серьезную проблему".
Предполагается, что уже в 2017 году начнутся испытания системы. Принцип работы прост: в пространство забросят сеть вроде рыболовецкой. Как только она заполнится мусором, специальный космический тягач потянет ее на Землю. При вхождении в атмосферу мелкий мусор сгорит, а крупный — утонет в Тихом океане. Есть вариации: вместо сети можно использовать ультратонкий солнечный парус, который будет гонять по орбите, подталкиваемый протонами света.
RemoveDebris: огромная "рыболовецкая сеть", которая заполняется мусором и сжигается в атмосфере Земли.
ЛАЗЕРЫ. Надо сказать, что идея с сетями не нова: неоднократно появлялись проекты спутников, которые будут обстреливать мусор микросетями, сталкивая его в атмосферу. Но зачем заморачиваться (к тому же есть шанс, что куски металла столкнутся с сетью и развалятся на еще более мелкие кусочки с непредсказуемыми орбитами), если можно пострелять из лазера? На этом строится проект "Лазерная метла" от НАСА, который пришел на смену более раннему проекту "Орион" из 90-х годов.
Идея в том, что на поверхности Земли построят станцию с мощным лазером, который короткими импульсами будет испарять металл известных крупных обломков. Траектория изменится метров на 200 в день. Подсчеты ученых говорят, что даже такой сдвиг приведет к очистке орбиты: лазер в один мегаджоуль, установленный в пустыне (там меньше облаков) сможет сводить в атмосферу дюжины таких объектов. Можно стрелять и из космоса, такая инициатива тоже есть — микроимпульсы со спутника будут сталкивать обломки вниз.
РОБОТЫ. В 2014 году к очистке космоса присоединился и "Роскосмос" с инициативой "Ликвидатор". Четырехтонный орбитальный робот будет носиться по орбите, хватая крупные нерабочие спутники и утаскивая их на орбиту захоронения (она находится выше геостационарной и не мешает полетам). По подсчетам, "Ликвидатор" сможет утаскивать за полгода десяток таких аппаратов, а за десять лет эксплуатации смог бы очистить орбиту от 200 крупных объектов. Проблемы две. Во-первых, денег нет (как, впрочем, и у американских лазеров). Во-вторых, каждый раз при "заарканивании" мусора "Ликвидатор" менял бы центр тяжести и начинал бы непредсказуемо крутиться. Поэтому конструкция должна быть продуманной, а маневренность — высокой.
МАШИНА СУДНОГО ДНЯ. Китайцы тоже не остаются в стороне. Ученые Университета Цинхуа под руководством Лэй Ланя изложили концепцию собственного уборщика. Все предыдущие идеи имеют одну слабую сторону: для передвижения в космосе нужно топливо. А вот "пылесос-дробилка", напоминающий машину Судного дня из "Стартрека" (она поглощала планеты и использовала их как топливо), будет... пожирать обломки других аппаратов.
Смысл прост. Любое вещество можно превратить в плазму, нагрев его до большой температуры. Если приложить к плазме электрическое напряжение, можно заставить ионы, из которых она состоит, вылетать из сопла. Так работают ионные двигатели, давно известные в космонавтике. Тяга небольшая, зато КПД огромен и запас работы — на года.
Главная проблема в том, чтобы размолоть мусор до порошка. Для этого предлагают использовать барабанно-шаровую мельницу (вращающийся цилиндр с шариками). Такие используют при производстве цемента, керамики и гипса. Полученный порошок нагревается и отправляется в систему, разделяющую ионы и электроны плазмы. Затем положительно заряженные ионы выстреливаются из сопла с помощью сильного электрического поля. Единственное, что нужно такому аппарату, — электричество. А его можно получить из солнечных батарей или радиоизотопных источников.
Конечно, все вышеописанное — проекты. Британский могут внедрить уже в следующем году. Американский и русский пока застыли на неопределенное время: основные средства жрут запуски ракет, каждый из которых оставляет свой след на орбите. Точно можно сказать только, что в 2018 году Швейцария запустит аппарат Clеan SpaceOne, который уберет с орбиты их собственный мусор — первый спутник страны, запущенный в 2009-м. Есть и другая сторона вопроса. Так, еще в 2006 году археолог из Австралии доктор Элис Горман призвала сделать часть космомусора частью всемирного наследия. К примеру, спутник Vanguard 1, который летает над планетой с 1958 года и является самым старым "человеческим" объектом на орбите. По мнению доктора, сохранение этого и подобных ему объектов "может обеспечить свидетельство национального присутствия в космосе и помочь в восстановлении истории исследований внеземного пространства". Но ловить на орбите "ценные спутники" слишком накладно. Так что их в лучшем случае расстреляют, раздробят или сбросят на Землю сетями. А в худшем — спустя несколько лет кто-нибудь в них врежется.
Главные темы