Научный руководитель Института астрономии: космического мусора гораздо больше, чем мы наблюдаем

Борис Шустов рассказал о сложностях отслеживания объектов в космосе

Москва. 4 декабря. INTERFAX.RU - За последнее время, особенно после успешного испытания Россией противоспутникового оружия тема космического мусора и угрозу, которую он несет зазвучала вновь. Об этом беседовал наш специальный корреспондент Вячеслав Терехов с научным руководителем Института астрономии РАН членом–корреспондентом РАН Борисом Шустовым.

Мы не первые

- Проблема космического мусора не нова. Но всплеск внимания к этой теме объясняется тем, что Россия на достаточной высокой орбите в 520 км сбила свой спутник. Разве подобных примеров еще не было?

- Были конечно. Еще в 2007 году китайцы, на большой высоте, почти 865 километров сбили свой старый спутник "Фень-юнь 1С". Это была демонстрация уровня своего военно-технического развития. Сразу же "население" космического мусора, а точнее количество крупных обломков, подросло на несколько тысяч.

На следующий года за Китаем последовали американцы. Правда, не в качестве ответной реакции. Они вынужден были пойти на этот шаг, чтобы уничтожить свой неудачно вышедший на орбиту военный спутник. Опасаясь, что он упадет неизвестно куда, военные решили сбить его на высоте всего лишь 250 км. Поскольку он был на низкой орбите, то большая часть обломков довольно быстро вошла в плотные слои и сгорела. Часть, конечно, осталась. Бесследно ничего не проходит. В 2019 году уже Индия решила продемонстрировать свою военно-техническую зрелость: они сбили на высоте 300 км свой как они его называли микроспутник ("Микросат-Р"). Однако масса этого "малыша" был не малая - около 700 кг. И обломков тоже было достаточно: частично они ушли в атмосферу, а частично остались на орбите.

- Таким образом, обломков недействующих космических аппаратов в космосе уже и до нас было достаточно?

- Более чем! Надо сказать, что космического мусора на самом деле гораздо больше, чем мы наблюдаем и отслеживаем. Если говорить о конкретных числах, то мы отслеживаем примерно 25 тысяч объектов. Это объекты размером от 15 см и до нескольких метров, самые крупные объекты – это не действующие космические аппараты. Их отслеживать довольно просто, однако на больших высотах (например, на геостационарной орбите) объекты меньше 10 см обнаружить могут только астрономы с помощью крупных телескопов. На низких орбитах, где эффективны радиосредства (радары), с их помощью отслеживаются обломки гораздо более мелкие, даже сантиметровые. И этих сантиметровых очень много. И они опасны! Каждый из них в принципе является потенциальным убийцей космического аппарата. Потому что энергии, которую несет обломок размером сантиметр или несколько сантиметров, достаточно, чтобы пробить космический аппарат насквозь. Но, повторюсь, отслеживать мы их можем, только на самых низких орбитах радиосредствами, а чуть выше уже нет.

МКС - объект особого внимания

- Существует каталог таких произвольно летающих частиц. Он насчитывает их 25 тыс.!

- Да, каталог существует, но это очень малая доля космического мусора. Более того, если мы говорим об объектах менее одного сантиметра, то их вообще миллионы. Они тоже опасны. По современным оценкам количество объектов на всех высотах размером до одного сантиметра исчисляется в 130 млн, более 1 см - 900 тыс. и свыше 10 см - 34 тыс. Объекты первой категории при столкновении с космическим аппаратом могут привести к серьезному его повреждению, например, . могут повредить аппаратуру - оптику и еще какие-то приборы, но от последствий такого столкновения космический аппарат можно уберечь путем применения защитных экранов. Сантиметровые объекты могут уже не только серьезно повредить космический аппарат, но и привести к его уничтожению. Защитным экраном здесь уже не обойтись, и необходимо проводить маневр уклонения. Эта же мера защиты необходима и для того, чтобы спасти космический аппарат при столкновении с объектом размером более 10 см, так как это столкновение рассматривается как приводящее к гарантированному уничтожению космического аппарата.

- И мы не можем отслеживать все такие очень опасные объекты?

- Нет, все опасные объекты во всех областях околоземного пространства ни обнаруживать, ни отслеживать мы не можем. Как я говорил, на больших высотах мы отслеживаем только самые крупные фрагменты.

- Не могу в таком случае не задать вопрос о нашей космической станции.

- МКС - это объект особого внимания, она все время находится под сопровождением всех средств наблюдения. Специалисты стараются наблюдать все угрожающие объекты, чтобы предотвратить возможную катастрофу вследствие столкновения. Совсем недавно, а точнее, 10 ноября сего года как раз было событие, когда мимо МКС пролетел опасный фрагмент.

- Наш???!!!

- Нет, это не наш, это не от сбитого нами позже на несколько дней своего спутника. Как сообщают некоторые специалисты, это был обломок еще от того китайского спутника, сбитого в 2007 г. И что бы избежать столкновения, пришлось проводить маневр уклонения. К тому же экипажу МКС пришлось на время укрыться в своих кораблях, стыкованных с МКС.

- Часто бывает необходимо МКС менять орбиту?

- Да, это обычное дело. Скажем так, были годы, когда таких маневров не было вообще. Но были годы, когда их насчитывалось и до пяти. В среднем совершается несколько маневров в год. Если ситуация считается очень опасной, как ноябрьская, то приходится прибегать не просто к уклонению, но и к переходу космонавтов в корабли. Поскольку размер гермообъема космического корабля намного меньше, чем у станции, то вероятность его пробоя меньше. Поэтому наши перешли в свой, а американцы в свой корабль.

Существует такой критерий: если вероятность столкновения с объектом размером более одного сантиметра, а я еще раз напомню, что один сантиметр – это обломок, который в принципе способен пробить станцию насквозь, - так вот, если вероятность столкновения с обломком более одного сантиметра превышает одну десятитысячную, то принимается решение о маневре уклонения.

Одна десятитысячная – вероятность столкновения вроде невелика, но представляете, если станцию погубит такой обломок, то резонанс будет огромный, и последствия будут тяжелыми. Поэтому, может быть, страхуясь, вот такую сравнительно низкую вероятность в виде пороговой и ставят.

Цепная реакция в космосе

- Проблема космического мусора, таким образом, вернее, ее решение должна решаться значительно быстрее, чем темпы освоения космоса.

- Это так. Мусор – это большая опасность, поскольку он может размножаться по принципу "цепной реакции". Это называется синдромом Кесслера. Поясню на условном примере. Вы вывели в космос большой спутник размером в 5 метров, он с чем-то столкнулся, разлетелся, ну, скажем, на куски метровые. Количество объектов сразу увеличилось почти в сто раз. Затем каждый кусок столкнулся еще с чем-то и разлетелся на фрагменты размером около 10 см, количество объектов увеличилось еще в тысячу раз, и т.д. Получается процесс саморазмножения. Так что если концентрация фрагментов достигнет критического уровня, то столкновения приведут к неконтролируемому их нарастанию.

- А критический - это сколько?

- Ясно, что это низкая с человеческой точки зрения концентрация. Например, один обломок может быть на несколько тысяч кубических километров пространства. Но они же летают с большой скоростью и "заметают" огромные объемы. Сейчас спорят о том, наступила ситуация при которой реализуется синдром Кесслера, или нет. Некоторые говорят, еще нет, другие говорят, что в каких-то областях уже наступила. По имеющейся у нас диаграмме динамики изменения концентрации космического мусора на низких орбитах эта концентрация явно растет!

- Мне кажется, что эта проблема должна привлечь такое же внимание, как и климатическая. Это крупная международная задача.

- Международные конференции по этой теме идут регулярно. Последняя, на которой я был, прошла в 2019 году в Дармштадте, в Европейском космическом агентстве. Она была очень интересна, потому что обсуждалась не только проблема космического мусора, но и астероидно-кометной опасности, в частности, обсуждалось как развивать средства обнаружения, мониторинга и техногенных и естественных тел в околоземном пространстве.

В ООН в Научно-техническом подкомитете Комитета по мирному использованию космоса каждый год рассматриваются проблемы космических угроз: и космического мусора, и космической погоды, и астероидно-кометной опасности. Ну, естественно, там другие вопросы тоже рассматриваются, но эти животрепещущие - обсуждаются постоянно.

- А нельзя на международном уровне, скажем решением ООН запретить сбивать спутники, искусственно увеличивать число обломков?

- Запрет - это сложный вопрос. В принципе, рекомендации не мусорить в космосе существуют. В документах Международного комитета по космическому мусору есть правила, которым должны подчиняться все запускающие спутники компании. Ну, например, если раньше не заботились о том, сколько деталей, сколько крышечек, болтиков или еще чего-нибудь отвалится во время запуска, то сейчас нет. Сейчас нужно обязательно представить документ, что в этом запуске позаботились о том, чтобы ничего лишнего не отлетело. То есть как можно меньше мусорить. Должны быть также предусмотрены меры по уводу отработавших спутников с рабочих орбит в зоны захоронения (для высокоорбитальных спутников) или в атмосферу Земли для низкоорбитальных ИСЗ. И все обязаны такие меры соблюдать. Это, конечно, увеличивает стоимость космического аппарата и запуска, но тем не менее. Однако, есть еще и интересы военных, которые я здесь не комментирую.

- Я боюсь, что через несколько лет или десятилетий максимум, если так будет идти, то космос будет просто закрыт для всех.

- Можно снова вспомнить синдром Кесслера. Но кроме того, есть еще один фактор. В ближайшие годы будут реализованы планы запуска на низкие орбиты так называемых спутниковых мегасозвездий, т.е. десятков тысяч новых космических аппаратов, обеспечивающих глобальный интернет. Да что планы, такие запуски уже осуществляются. Сейчас действующих аппаратов около трех тысяч. Через пять лет их будет в десять раз больше. Значит и вероятность всяких инцидентов увеличится. То есть риски столкновения, риски появления нового космического мусора, конечно, возрастут.

- Ясно. А эти многочисленные спутники друг с другом не столкнутся?

- Я про это и говорю. Конечно, стараются подбирать орбиты так, чтобы не столкнулись. Но ведь при таком большом количестве аппаратов полной гарантии дать не может никто. Первый спутник был один в космосе и не мог столкнуться с другим искусственным объектом. А если их десятки тысяч, то тут все сложнее. Надо еще помнить, что кроме искусственных объектов в ближнем космосе летают тела естественного происхождения (межпланетная пыль, метеороиды, а изредка и астероиды), но главный фактор риска – это все же техногенные объекты.

Пока еще немало людей, которые к проблемам космических опасностей относятся со скептицизмом - не то, чтобы сомневаются в их реальности, но не воспринимают их как значимую проблему. Однако во всем мире растет понимание того, что космические опасности - это очень серьезная глобальная проблема, и она должна быть предметом внимания не только со стороны науки, но и со стороны государственных органов и международных организаций. В США, Европе, Китае и в других государствах давно развернуты или разворачиваются специальные программы по изучению и парированию космических угроз. В России, в системе ГК "Роскосмос" успешно осуществляется программа АСПОС (автоматизированная система предупреждения об опасных ситуациях). Она относительно ограничена по целям, но, все-таки, что касается уровня развития исследований и практических решений в части проблемы космического мусора "за державу не обидно". Чего нельзя сказать об уровне внимания со стороны государства к изучению и парированию таких космических угроз как космическая погода и астероидно-кометная опасность. И все же давайте закончим на отрадной ноте. 25 ноября с.г. на НТС ГК "Роскосмос" утвержден базовый вариант документа со сложным названием "Концепция создания системы информационно-аналитического обеспечения безопасности космической деятельности в околоземном космическом пространстве "Млечный путь". По сути это первый шаг к созданию российской системы изучения и парирования космических угроз в полном объеме.