Войну между США, Россией и Китаем может спровоцировать мусор

Международная группа ученых опубликовала в свежем номере журнала Acta Astronautica статью, в которой утверждает, что количество космического мусора на орбите достигло такого объема, что это угрожает не только летательным аппаратам и работе МКС: захламленность околоземного пространства может привести к новой мировой войне. Как известно, сейчас в космосе функционируют военные спутники Америки, России и Китая. В последние 20 лет была внезапно потеряна связь со многими такими аппаратами, причиной чего стал, как предполагается, именно космический мусор. Но точно установить, что вывело из строя дорогостоящую технику, никто не знает: возможно, это был не мусор, а противоспутниковые технологии одной из стран-конкурентов. Это и может стать поводом военного конфликта в космосе и на Земле между несколькими государствами. Прежде всего, между теми, у которых уже давно напряженные отношения. Поэтому исследователи призывают решить проблему накопления мусора как можно скорее.

Почти одновременно с выходом статьи в Acta Astronautica стало известно, что на прошлой неделе отработавший разгонный блок "Бриз-М" российской ракеты-носителя "Протон" развалился на части на околоземной орбите. Комплектующие принадлежали "Протону", стартовавшему с Байконура 13 декабря: он вывел в космос очередной российский военный спутник. При разрушении блока образовалось как минимум 10 крупных обломков, которые продолжают двигаться по орбите.

Чем грозит космическая свалка

Космический мусор представляет серьезную проблему глобального масштаба. Путешествуя на огромных скоростях в околоземном пространстве, он несет угрозу действующим спутникам, космическим кораблям и Международной космической станции. Если не принять соответствующие меры, в будущем ситуация может только обостриться. По данным NASA, на орбите Земли сейчас более 23 тыс. фрагментов космических аппаратов размером свыше 10 см. При этом всего в ближнем космосе более триллиона обломков разных размеров, которые находятся на высоте от 160 до 745 км над поверхностью планеты. Именно там работает большинство военных спутников США, России и Китая.

По данным Объединенного центра космических операций ВВС США на базе Ванденберг, который следит за всеми объектами в космосе, включая и космический мусор, лишь 5% из 22 тыс. объектов на околоземной орбите — действующие аппараты, 8% — отработавшие ступени ракет, а оставшиеся 87% — обломки различных аппаратов и вышедшие из строя спутники. То есть, по сути, 92% находящихся на орбите тел как раз и являются мусором. 

Причем даже небольшие обломки способны повредить защиту космических аппаратов: она может выдержать попадание микрометеоритов диаметром лишь до 1 см. Хо­тя мно­гие объекты не­ве­лики, из-за ги­гант­ской ско­ро­сти дви­же­ния в бо­лее 28 тыс. км/ч да­же фраг­мен­ты раз­ме­ром око­ло 1 см могут пробить борт космического аппарата и вызвать разрушения, сравнимые с попаданием бронебойного малокалиберного снаряда. А 10-­сан­ти­мет­ро­вый объ­ект вообще раз­не­сет спут­ник в кло­чья. 

В опасности не только военные спутники, но и вполне "мирные", обеспечивающие связь аппараты. Как известно, политическая и экономическая основа государств — телекоммуникации, GPS, интернет. Если их повредить, функционирование принципиально важных структур будет парализовано. Кроме того, это огромные финансовые затраты. Причем вероятность такого развития событий довольно высока: на высоте между 788 и 1000 км летает около 1100 спутников и 370 тыс. частиц космического мусора, каждая из которых может вывести аппарат из строя. 

Опасен космический мусор и для Земли. Наиболее известным случаем падения с орбиты была гибель космических станций Skylab и "Салют-7". Из-за солнечной активности они потеряли управление и вошли в атмосферу. К счастью, обломки Skylab упали в малонаселенных районах Австралии. В 1991 г. судьбу американской станции повторила советская "Салют-7", которая распалась на десятки фрагментов над Аргентиной. Есть и другая опасность: по приблизительным оценкам, сегодня на орбите находятся около 60 космических аппаратов с радиоактивными материалами на борту. В 1978 г. советский спутник "Космос-954" осыпал радиоактивными обломками северную часть Канады. С тех пор на Землю упали девять объектов с ядерными материалами.

Серьезную угрозу космический мусор представляет для Международной космической станции.  Если бы МКС не маневрировала, за год в среднем происходило бы одно столкновение. В реальности МКС для надежности уклоняется даже чаще: в 2014 г. она выполнила четыре маневра. И все равно в июле 2014 г. оско­лок вывел из строя ра­ди­а­тор си­сте­мы охла­жде­ния на сек­ции P4 аме­ри­кан­ско­го сег­мен­та МКС. Эксперты NASA полагают, что в течение следующих 10 лет космический мусор серьезно повредит станцию. Понятно также, что с выходом в космос коммерческих пилотируемых кораблей и предполагаемого увеличения "заселенности" околоземного пространства проблема засоренности околоземной орбиты становится все более актуальной.

Специалисты говорят, что если объемы космического мусора достигнут критической точки, а это, по прогнозам, может произойти уже к 2055 г., дальнейшее исследование космоса станет просто нереальным. Проблема в том, что в результате постоянных столкновений объектов космического мусора его становится все больше. Сравнить это можно с эффектом снежного кома: когда два крупных обломка сталкиваются, то возникает множество более мелких, которые в свою очередь ударяются друг о друга. Именно это произошло в 2009 г., когда телекоммуникационный американский спутник Iridium врезался в отслуживший свое российский космический аппарат. В результате оба полностью разрушились, образовав свыше 600 обломков. Таким образом, космический мусор может "размножаться" лавинообразно, и однажды о безопасном полете в космос не будет и речи. Подобный сценарий называют эффектом Кесслера по имени ученого NASA Дональда Кесслера, который первым описал такой гипотетический сценарий развития событий в околоземном пространстве.

Космические "уборщики"

Важность проблемы космического мусора понимают все страны. Поэтому ежегодно эта тема обсуждается на многочисленных комитетах и комиссиях международных организаций, таких как Международная федерация астронавтов (IAF), Комитет по исследованию космического пространства Международного совета Научных союзов (COSPAR) и пр. Представители международного сообщества ООН создали каталог мер, необходимых для предотвращения скапливания на орбите мусора. 

Что­бы как-то кон­т­ро­ли­ро­вать си­ту­а­цию, на­ла­жи­ва­ют­ся си­сте­мы кон­т­ро­ля над пе­ре­ме­ще­ни­ем кос­ми­че­ско­го му­со­ра. Сейчас он осу­ществ­ля­ет­ся Служ­бой наблю­де­ния за кос­ми­че­ски­ми объ­ек­та­ми США. Соб­ствен­ную си­сте­му кон­т­ро­ля ре­шила со­здать к 2019 г. Ев­ро­па. В фи­нан­си­ро­ва­нии про­ек­та при­ня­ли уча­стие 14 стран ЕС, в част­но­сти, в пе­ри­од с 2013 по 2016 гг. на раз­ви­тие си­сте­мы вы­де­ле­но по­ряд­ка 100 млн ев­ро. Обо­ру­до­ва­ние ев­ро­пей­ской стан­ции Space Situ­a­tional Awareness бу­дет ре­ги­стри­ро­вать на око­ло­зем­ной ор­би­те объ­ек­ты раз­ме­ром бо­лее 10 см, а на гео­ста­ци­о­нар­ной, то есть на вы­со­те 35 786 км, — бо­лее 1 м.

Од­на­ко од­ним от­сле­жи­ва­ни­ем му­со­ра про­бле­му не ре­шить. Очистка космоса, засорение которого длится более полувека, — это серьезная технологическая задача. Решить ее непросто, поскольку космический мусор рассеян по всей орбите и движутся такие объекты с очень высокой скоростью. Кроме того, зачастую объекты слишком малы и обнаружить их непросто. 

Тем не менее перспективные разработки в данной сфере уже сеть. В частности, большие надежды возлагаются на лазерные технологии. Для уничтожения космического мусора планируется оснастить лазерной пушкой МКС. Ожидается, что ультрафиолетовый лазер будет генерировать около 10 тыс. импульсов в секунду. Это позволит разогревать частицы мусора на расстоянии 100 км, после чего в результате реактивного испарения они будут направлены в сторону Земли и сгорят в ее атмосфере. В перспективе технология станет основой систем, защищающих околоземную орбиту от антропогенных загрязнений. Для мониторинга космического мусора будут использовать Extreme Universe Space Observatory (EUSO) — обсерваторию, которую в 2017 г., как ожидается, установят на японском модуле МКС.

Интересную идею предложили швейцарские специалисты из Центра космической инженерии Федеральной политехнической школы Лозанны. Они создали аппарат Clean Space One со специальной сетью захвата космического мусора. Первой его жертвой станет небольшой спутник Swiss Cube: в 2018 г. Clean Space One поймает аппарат в свою сеть, а затем оба они сгорят в атмосфере Земли. На первых порах для каждого нового куска космического мусора придется изготавливать нового "уборщика", но в будущем ученые планируют создать многоразовые спутники для очистки космического пространства. Проект реализуется в партнерстве с компанией Swiss Space Systems (S3), которая инвестировала в него более $15 млн.

Спе­циа­ли­сты Ев­ро­пей­ско­го кос­ми­че­ско­го агент­ства раз­ра­бо­та­ли тех­но­ло­гию, по­хо­жую на швей­цар­скую: они счи­та­ют, что му­сор мож­но со­би­рать с по­мо­щью снаб­жен­ных сетями спе­циа­ли­зи­ро­ван­ных кос­ми­че­ских ап­па­ра­тов. В ап­ре­ле прошлого го­да ЕКА про­ве­ло ряд успеш­ных ис­пы­та­ний раз­ных се­тей, ко­то­рые вы­стре­ли­ва­лись по це­ли при по­мо­щи сжа­то­го воз­ду­ха.

Над со­зда­ни­ем ком­би­ни­ро­ван­ной си­сте­мы лик­ви­да­ции му­со­ра и ре­мон­та работают также немецкий про­из­во­ди­тель спут­ни­ков Astrium и Гер­ман­ский центр авиа­ции и кос­мо­нав­ти­ки. Пред­по­ла­га­ет­ся, что вы­шед­шие из строя спут­ни­ки бу­дут за­хва­ты­вать­ся ма­ни­пу­ля­то­ром, а за­тем ли­бо ре­мон­ти­ро­вать­ся, ли­бо уни­что­жать­ся с по­мо­щью си­сте­мы кон­т­ро­ли­ру­е­мо­го па­де­ния в ат­мо­сфе­ру. Этот про­ект, об­щая сто­и­мость ко­то­ро­го составляет 180 млн ев­ро, парт­не­ры со­би­ра­ют­ся за­пу­стить уже в 2018-м. А фи­зи­ки из Ис­па­нии пред­ла­га­ют уда­лять кос­ми­че­ский му­сор с по­мо­щью ион­ной пуш­ки, уста­нов­лен­ной на спут­ни­ке-"убор­щи­ке". Спе­циа­ли­сты япон­ско­го Агент­ства кос­ми­че­ских ис­сле­до­ва­ний раз­ра­бо­та­ли элек­тро­ди­на­ми­че­скую трал-сет­ку дли­ной 300 м и ши­ри­ной 30 см из тон­чай­ших алю­ми­ние­вых и сталь­ных ни­тей. Такое устройство мо­гут за­пу­стить в 2017 г.

У американцев есть проект Phoenix: в 2011 г. компания Nova Wurks получила от оборонного научного агентства DARPA $30,8 млн на разработку и испытания ремонтных мини-спутников

.

К настоящему времени общее финансирование проекта превысило $50 млн. В рамках программы Phoenix будут использовать сломанные спутники как запасные части для создания новых аппаратов. По данным NASA, на околоземной орбите находятся нерабочие спутники на общую сумму $300 млрд.

Спутниковые баталии

Если мировые инженеры реализуют хотя бы одну из упомянутых идей, это существенно упростит и обезопасит исследование космоса и предотвратит падение на голову землян космических обломков, но вряд ли поможет избежать угрозы мировой войны, о которой сейчас предупреждают ученые. Не секрет, что основные расходы на космос у США и России связаны именно с военными нуждами. Точных данных по количеству военных аппаратов у стран нет, поскольку это государственная тайна, однако известно, что лидером в сфере военного космоса были и остаются США, которые управляют примерно половиной мировых военных спутников (им принадлежит более 200 аппаратов).

Военные спутники предоставляют коммуникационные, разведывательные, наблюдательные, погодные, навигационные и военно-управляющие сервисы. Эксперты говорят, что за последние 30 лет ни одна масштабная международная программа США не обошлась без подключения космоса, а в зонах военных действий спутники стали для американских солдат глазами, ушами, средством связи с командованием и многим другим. Минобороны Соединенных Штатов тратит только на военные космические спутники порядка $12 млрд.

Немалую активность в освоении "военного космоса" развивают также Россия и Китай, хотя до уровня Америки им, конечно, далеко. Тем не менее это не исключает возможности их участия в упомянутом выше спутниковом конфликте. Особенно принимая во внимание напряженные отношения между этими государствами. По крайней мере, повреждение аппарата космическим мусором может действительно стать подходящим поводом развязать новую мировую войну.