Космический мусор продолжает падать мне на голову

Если бы вы знали о том, что происходит у вас над головой, вы бы, вероятно, не спали ночами. На этой неделе исполнилось 54 года с момента запуска на орбиту первого спутника - маленького русского «Спутника». И за прошедшие полвека мы превратили запуски на околоземную орбиту в нечто обыденное, рутинное. Это, практически по всем параметрам, хорошо, но как и множество хороших вещей, которые создает или которых достигает человечество, эти запуски несут с собой и кое-что очень плохое: мусор.

Любой космический корабль, который выходит на орбиту, тоже несет с собой любого рода мусор - болты, ускорители, соединительные кольца, элементы изоляции, даже мелкие микросхемы. Пять десятилетий, в течение которых накапливался этот мусор, привели к образованию огромной его массы: по данным NASA, NORAD (Объединенного командования ПВО Североамериканского континента), Федеральной комиссии по связи США и других отечественных и международных агентств, сейчас вокруг Земли кружатся примерно 17 000 объектов размером от 10 сантиметров и более. И еще целых 200 000 (!) объектов размером от 2,5 до 7,5 сантиметров, и миллионы предметов размером меньше дюйма (2,5 см).

Многие из тех объектов, что попали в категорию крупнейших, гораздо, гораздо крупнее 10 сантиметров. И правда, там есть целые космические аппараты. Старые спутники - некоторые размером со школьный автобус, вес которых измеряется тоннами, которые исчерпали свою полезность - часто заканчивают свою судьбу просто летая в космосе как брошенные баржи. В конце сентября шеститонный исследовательский спутник NASA, запущенный в 1991 году, устремился домой, безопасно упав в южной части Тихого океана, но до того он успел привести в нервное состояние множество ученых, которые буквально-таки наблюдали за вращением колеса рулетки, следя за орбитой спутника и пытаясь рассчитать, где и когда он утратит достаточное количество энергии, чтобы упасть с неба. Не успел этот кошмар закончиться, как немецкое космическое агентство объявило, что космический телескоп ROSAT весом 2,5 тонны похожим образом вернется домой где-то в конце октября или начале ноября - район приземления по-прежнему неизвестен. В августе проблемы с российской ракетой-носителем «Союз», которая сейчас является единственным космическим такси для американских астронавтов, вызвали к жизни множество разговоров о том, придется или не придется полностью покидать Международную космическую станцию (МКС), и не упадет ли в итоге 109-метровая конструкция обратно на Землю.

МКС пока что никуда не летит, благодаря имеющимся на борту ускорителям, которые могут стабилизировать ее положение и поднимать ее орбиту, но остальной мусор в конце концов упадет вниз, если не столкнется сначала с другим  космическим кораблем - и это будет уже совершенно другая категория возможных катастроф. Примерно такой инцидент произошел в 2009 году между списанными американским и российским спутниками, инцидент, который мог бы оказаться незамедлительно фатальным, если бы один из спутников или оба они были обитаемы.

Чудовищные объемы этих обломков, кажется, сделают неизбежными все новые и новые подобные случаи, но как мы сообщали после столкновения 2009 года, риск минимизируется за счет того факта, что все объекты на орбите находятся на одной и той же высоте и движутся с одной и той же скоростью - 17 500 миль в час (28 200 км/ч). Это означает, что они естественным образом остаются на одном и том же постоянном расстоянии друг от друга. Чтобы сократить разрыв между двумя объектами, как, скажем, делает космический корабль «Союз», когда приближается к МКС, необходимо изменить эту относительную скорость - в случае с «Союзом» он настраивает свои двигатели для слабейшего ускорения. По отношению к станции он движется максимально безопасно, буквально ползком, чтобы аккуратно ткнуться носом в стыковочный узел.

Проблема появляется тогда, когда два задействованных объекта перестраиваются в другой ряд - опускаясь на более низкую орбиту (что требует замедления) или взбираясь на более высокую (для чего нужно ускорение). Это примерно как потоки автомобилей, которые сливаются на трассе, или когда въезжающий автомобиль встраивается в ряды других - с примерно такими же беспорядочными результатами. Еще хуже бывает, когда два объекта, летящих в разных орбитальных плоскостях (или наклонностях по отношению к экватору), сталкиваются. США запускают большинство своих космических аппаратов с отклонением в 28,5 градуса с целью обеспечить пролет над американским континентальным массивом; русские отправляют большинство кораблей со спутниками под углом в 51,6 градуса, чтобы они покрывали их собственную территорию аналогичным образом. Инцидент 2009 годп был демонстрацией того, что произойдет, когда две плоскости пересекутся.

В то время как отследить крупные элементы мусора достаточно просто, мелкие - размером с песчинку - могут нанести другого рода ущерб, так как скорость, с которой они движутся, увеличивает энергию, которой они обладают, пропорционально их размерам. МКС была построена из разных герметичных отсеков в первую очередь потому, что это был самый легкий способ доставить все компоненты станции на орбиту, но различные узлы также служат индивидуальными убежищами, в которых астронавты могут переждать, если какие-либо высокоскоростные космические песчинки пробьют корпус одного из других узлов, вызвав его разгерметизацию.

Никому на Земле можно не беспокоиться о маленьких, или даже среднего размера, или относительно больших объектах - так как в атмосфере Земли большинство из них просто сгорает задолго до того, как достигнет поверхности. Но если возвращающийся в атмосферу объект уж слишком велик, атмосфера неспособна поглотить его полностью - как произошло с останками аппарата NASA под названием Skylab, которые упали в австралийской глубинке в июле 1979 года. К тому же некоторые части некоторых кораблей способны сопротивляться пламени на своем пути обратно - и это один из поводов для беспокойства в связи с немецким спутником, в состав которого входило тяжелое жароустойчивое стекло и керамические элементы, использованное в частности в конструкции его зеркала. Около тридцати подобных кусков разного размера, как прогнозируется, упадут на землю.

Шансы на то, что обломками объекта ROSAT будет кто-то поражен, оцениваются как сравнительно высокие - примерно 1 к 2 000, по сравнению с 1 к 3 200 в случае с американским спутником, упавшим в Тихий океан. Тем не менее, это достаточно далеко за пределами статистической вероятности.

Способов спасения от всего этого весьма мало. Конструкторы могут работать над тем, чтобы делать космические корабли с меньшим количеством способных откалываться деталей, и это действительно многие пытаются делать. Хорошее отслеживание дает возможность более точно прогнозировать, когда отслуживший свое спутник вернется на Землю, а до тех пор, пока на борту будет какое-то топливо и какая-то энергия (чего зачастую нет), можно выбирать безопасное место для приземления где-нибудь в океане и направлять спутник туда. Запуск любого космического аппарата - великолепная и зажигательная вещь; конец обычно гораздо более печальный и недостойный. Хитрость в том, чтобы сделать его по крайней мере безопасным.