Читать книгу "Космос. Все о звездах, планетах, космических странниках - Борис Пшеничнер"

Проведение запусков с экватора дает возможность максимально использовать эффект вращения нашей планеты: добавить к скорости ракеты скорость суточного вращения Земли, которая на экваторе равна 500 м/с. Это снижает удельную стоимость доставки полезного груза на заданную орбиту. Не случайно космические державы стремятся расположить свои стационарные космодромы поближе к экватору.

Реализация международного проекта «Морской старт» — пример объединения научно-технических возможностей предприятий разных стран для разработки и осуществления масштабных космических проектов двойного назначения.

Ещё один пример перспективности использования коммерческих космических комплексов для космической защиты — спутниковые навигационные системы. Долгое время американская глобальная навигационная система GPS была единственной, услугами которой на коммерческой основе пользовались различные организации и частные лица. В нашей стране развивается система навигации ГЛОНАСС. В мае 2014 г. группировка ГЛОНАСС насчитывала 29 спутников, 24 из них использовались по целевому назначению — располагались в трёх плоскостях по 8 аппаратов в каждой. Кроме того, 4 аппарата были в орбитальном резерве, 1 — на этапе лётных испытаний. Коротко говоря, отечественная навигационная система ГЛОНАСС была полностью развёрнута.

Понятно, что объединённая система навигации может в случае надобности стать частью всемирного комплекса космической защиты Земли.

Подобным же образом могут занять свое место в международном комплексе космической защиты Земли широко используемые сегодня спутниковые телекоммуникационные системы и средства дистанционного зондирования земной поверхности.

Многие специалисты в инициативном порядке разрабатывают и предлагают оригинальные проекты средств воздействия на опасные объекты.

В Центральном физико-техническом институте Министерства обороны России была исследована возможность эффективного применения энергии удара для разрушения астероидов. Исследование показало, что перехватчик массой 500 кг способен разрушить астероид до 1 5 м, перехватчик в 20 т разрушит ОКО поперечником не менее 50 м. Перехват безопаснее проводить за пределами воздушной оболочки Земли. Это обеспечит наибольшую скорость входа осколков в атмосферу, что необходимо для более полного их разрушения в воздухе. Расчёты проводились для однородных прочных каменных и железных астероидов. Понятно, что теми же «ударниками» можно будет разрушить рыхлые объекты гораздо большего размера.

Ракета-носитель «Союз-ФГ» перед стартом на космодроме Байконур 28 декабря 2005 г.

Необходимая точность выполнения всех этапов защитной операции может быть обеспечена при старте перехватчика с околоземной орбиты. Расчёты, выполненные в Институте проблем механики, показали, что для разрушения каменных астероидов поперечником от 1,5 до 3,9 км необходим удар цилиндром массой 1000 т с начальной скоростью 50–79 км/с. Ни сегодня, ни в обозримом будущем такие массы нельзя вынести даже на низкую орбиту. Но поскольку в ближайшие годы столкновение с ОКО такого размера маловероятно, можно накопить нужную массу в заданной точке околоземной орбиты постепенно, возможно, за десятилетия. И лишь в «час X» её надо будет разогнать в нужном направлении с необходимой скоростью. Такой «ударник» благодаря сейсмическим волнам в камне разрушит опасное тело на части, которые испарятся в атмосфере Земли.

Кинетический эффект удара такой большой массы может быть эквивалентен термоядерному взрыву, но экологически он гораздо более безопасен.

Перспективный способ взаимодействия угрожающему телу был предложен на Международной конференции «Астероидная опасность» (г. Санкт-Петербург, ИТА РАН, 1999 г.) учеными Центра программных исследований РАН Чернявским Г.М. и Чудецким Ю.В. На пути угрожающего тела предлагалось создать искусственное облако из частиц. Процесс взаимодействия частиц с поверхностью тела при скоростях более 10 км/с подобен физике образования ударных кратеров. Явление сопровождается выбросом вещества тела, масса которого может превышать массу ударяющей частицы в 103 раза в зависимости от относительной скорости соударения. Одновременно за счет выброса вещества возникает реактивная сила, которая тормозит тело. Расчёты показывают, что указанный способ в настоящее время вполне возможно осуществить для угрожающих объектов, которые по своим размерам сравнимы с Челябинским метеоритом (10–20 м). Создание искусственного облака в космосе — технически решённая задача. В 1963 г. искусственное облако из 480 млн. медных иголок общей массой 20 кг было образовано в космосе ракетой Тор-Аджена (США). Облако вращалось вокруг Земли с периодичностью 166 мин на высоте 3700 км в течение нескольких месяцев.

Завершение монтажных работ на навигационном спутнике ЕКА GIOVE-A

В критических ситуациях, связанных с малым временем до столкновения Земли с космическим объектом большого размера, единственным способом защиты нашей планеты может стать ядерный удар.

Расчеты и эксперименты показывают, что ОКО размером до 100 м удастся отклонить от Земли при «мягком» воздействии на них проникающего излучения от приповерхностного ядерного взрыва энергией около 10 Мт. И это удастся сделать, если перехватить опасное космическое тело на расстоянии всего нескольких земных радиусов. Основную роль в создании механического импульса выполнит поток нейтронов, порождённый взрывом. Такой способ воздействия не разрушит ОКО и позволит избежать риска столкновения Земли с его осколками. Но если АСЗ будет так поздно обнаружен, что для операции отклонения не останется времени, его придётся разрушить.

В этом случае, как мы уже говорили, скорее всего космической защите придётся иметь дело с небольшим объектом поперечником до 100 м.

Какую технологию взрыва надо будет использовать?

Как показывает опыт ядерных испытаний, при поверхностном взрыве доля энергии, передаваемой в грунт, составляет всего около 8%. Необходим более эффективный глубинный термоядерный взрыв, который должен раздробить встречный объект на осколки. И осколки эти должны быть меньше 10 м каждый. В этом случае значительную часть энергии падающего тела примет на себя атмосфера.

Но как внедрить ядерный заряд в тело летящего к Земле ОКО? Есть расчёты, что потребуется как минимум два удара. Первый механический удар должен «вырыть» достаточно глубокую нишу в приближающемся объекте, а второй произведёт в нише термоядерный взрыв. Если использовать шарообразный массивный «ударник» (лидер) диаметром в 1,4 м и ядерное устройство в виде стального конуса длиной 2 м и диаметром основания 1 м, то при расстоянии между ними около k м и при скорости удара 30 км/с ядерный заряд окажется в теле астероида на глубине более 3 м. При этом конструкция ядерного устройства не будет повреждена. Такой глубины вполне достаточно, чтобы тепловая волна от взрыва мощностью 1 Мт не вышла на поверхность.