Космический мусор попадет под наблюдение
Роскосмос объявил конкурс на разработку АСПОС ОКП – автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном пространстве, в частности, об угрозах, связанных с космическим мусором.
Метеоритный дождь, прошедший над Челябинской областью и рядом соседних областей, привлек внимание не только к проблеме предупреждения внеземных угроз, таких, как вход в атмосферу Земли крупного метеорита. Еще более реальные угрозы связаны с падением рукотворных космических объектов, так называемого космического мусора, который за годы освоения космоса в изрядном количестве накопился в околоземном космическом пространстве.
Сегодня более пяти тысяч тонн различных объектов и фрагментов конструкций, сопутствующих запускам пилотируемых космических кораблей, околоземных спутников и дальних космических аппаратов, обращаются вокруг Земли. Это в первую очередь отработанные последние ступени ракет, сами искусственные спутники, прекратившие активное существование на орбите, а также всевозможные осколки элементов конструкций, частицы краски, болты, гайки - всё, что может появиться при расстыковке ступеней, раскрытии подвижных элементов, а то и после аварий, случавшихся на рабочих орбитах. И количество такого космического мусора только множится.
Дальнейшая судьба этих космических объектов не отличается большим разнообразием. Отработавшим своё космическим аппаратам суждено более или менее длительное время болтаться на орбите, представляя угрозу аппаратам действующим (пример - недавнее столкновение российского спутника с обломками китайского, выведенного из строя еще в 2007 году), а затем сгореть при вхождении в земную атмосферу либо разбиться о поверхность Земли.
Специалисты выделяют несколько уровней орбитальных высот по длительности существования на них космических объектов. На орбитах до 200 км, где влияние земной атмосферы весьма ощутимо, космический объект может существовать не более нескольких суток; на высотах до 700 км эта продолжительность возрастает до 25 - 30 лет, на орбитах в 1000 км спутник может обращаться до 2000 лет. Тем же объектам, которым «посчастливилось» попасть на высоты более 2000 км, гарантировано практически «вечное» существование в космосе.
Конечно, все крупные космические объекты (в том числе закончившие работу спутники), находятся под наблюдением наземных служб космического слежения. Однако, проблема космического мусора таким контролем не исчерпывается. Помимо крупных объектов Землю окружают и тысячи неконтролируемых фрагментов, размерами до нескольких сантиметров и менее (вплоть до пылевых и газообразных фракций), которые, сталкиваясь и соударяясь, обладают способностью к «саморазмножению». И, следует отметить, даже такие мельчайшие объекты могут приводить к последствиям весьма серьёзным и даже катастрофическим. Так, частица размером всего в полмиллиметра, двигающаяся на орбите со скоростью 10 км/с, способна пробить скафандр космонавта насквозь, а столкновение с частицей размером в несколько миллиметров уже может привести к существенному повреждению конструкции и космического аппарата.
Отдельно следует сказать о космическом мусоре, скапливающемся на геостационарной орбите. Спутник, выведенный на такую орбиту (ее высота составляет 35 786 км), обладает очень важным преимуществом - он способен, в силу согласования периодов вращения Земли и самого спутника, все время как бы «висеть» над одной и той же точкой земной поверхности. Это свойство и делает такие аппараты особенно ценными для использования в различных телекоммуникационных системах. Именно поэтому геостационарная орбита уже сегодня весьма плотно «заселена» спутниками, так что пришлось выделять по международному соглашению определённые сектора орбиты для разных стран, чтобы обеспечить условия равноправного пользования столь ценной областью околоземного пространства. Понятно, что проблема космического мусора и здесь весьма актуальна, ведь время активного существования спутника измеряется годами(в лучшем случае десятилетиями).
Специалисты рассматривают различные подходы к проблеме очистки околоземного космического пространства. Однако созданная человеком искусственная техногенная среда, опоясывающая Землю, оказалась столь неоднородна и разнообразна по размерам и составу объектов, что на сегодняшний день не удалось создать универсальных методов «космической уборки». Предлагаемые способы в виде различного рода мусоросборщиков, фильтров, уловителей космического мусора к сожалению, не дают решения проблемы в целом.
Вообще говоря, частицы космического мусора, находясь вблизи Земли, испытывают воздействие различных сил: тяготения Земли, Луны, Солнца, давления солнечного света, торможения земной атмосферой. Находясь под действием этих сил и взаимодействуя между собой, поля частиц и отдельные фрагменты космического мусора совершают сложные пространственные перемещения, ставя нередко перед исследователями весьма непростые задачи. Было замечено, что в годы наиболее активного Солнца происходит как бы естественная очистка в некоторых областях околоземного пространства. В первую очередь это объясняется увеличением плотности атмосферы и более сильным торможением в самых верхних ее слоях. В эти периоды отмечается уменьшение плотности мусора на относительно низких околоземных орбитах (в диапазоне до 400 - 500 км), что благоприятно сказывается при полётах и эксплуатации космических аппаратов на этих высотах. Вместе с тем отмечен рост плотности мусора в области более высоких орбит. Все эти факторы, конечно, приходится учитывать при планировании перспективных космических программ для предупреждения нештатных ситуаций.
Возвращаясь к объявленному тендеру на разработку в 2013-2015 годах автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном пространстве (АСПОС ОКП), следует подчеркнуть, что проект системы слежения за космическим мусором и опасными астероидами объединит военные и гражданские средства наблюдения. Целью проекта по сообщению РИА «Новости» «является доработка, завершение опытной эксплуатации первой очереди автоматизированной системы сбора, обработки, анализа и передачи информации по космическим объектам техногенного и естественного происхождения в околоземном космическом пространстве». Первая очередь АСПОС ОКП должна обеспечить мониторинг в области космического пространства по высотам от 200 до 50 000 километров. В состав АСПОС ОКП, в частности, будет входить уникальный инфракрасный телескоп АЗТ-33ИК Саянской обсерватории института солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН, предназначенный для обнаружения и сопровождения объектов в космическом пространстве и траекторных наблюдений за ними. С его помощью можно определять и происхождение объекта, - выявлять объекты как естественного, так и техногенного происхождения.
Техническим заданием предусмотрено также «проведение работ по созданию второй очереди автоматизированной системы сбора, обработки, анализа и передачи информации путем ввода в состав системы средств мониторинга и завершение создания измерительной информационной системы светосильного сверхширокоугольного телескопа АЗТ 33ВМ». Этот прибор, предназначенный для наблюдений в видимом диапазоне, и работая в паре со своим инфракрасным собратом, позволит эффективно осуществлять оперативный мониторинг космического пространства.
Иллюстрации
1. Космический мусор. Для наглядности размеры "мусорных" объектов сильно увеличены по сравнению с размером планеты. Иллюстрация ESA (Европейское космическое агентство)
2. Телескоп АЗТ 33ИК
