Р.МАНАФОВ
Помимо проблемы надежной и эффективной работы космических аппаратов в космосе появилась и новая — космический мусор.
Об этом и многом другом в интервью Echo.az рассказал эксперт по космическим и экологическим вопросам, доктор технических наук, профессор, действительный член Международной экоэнергетической академии, Российской академии естественных наук, Международной академии экологии и безопасности жизнедеятельности Фуад Гаджизаде.
ИНТЕРВЬЮ
— В конце марта этого года большинство средств массовой информации распространили информацию о чрезвычайном происшествии — на Землю из космоса падает китайская космическая станция…
— Да, действительно, были большие опасения, что космическая станция «Тяньгун-1» («Небесный дворец-1») или ее обломки могут упасть на землю, не успев сгореть в атмосфере. Космическая станция «Тяньгун-1» была выведена на орбиту в сентябре 2011 года. Масса этой станции составляла 8,5 тонны, длина 12 метров и диаметр 3,3 метра. С этой станцией были связаны первые в китайской космической программе стыковки: станция принимала беспилотные и пилотируемые корабли серии «Шэньчжоу». Станция отработала в космосе более шести лет. В 2011, 2012 и 2013 годах на нее были предприняты экспедиции.
Однако еще в марте 2016 года она потеряла радиосвязь с китайским космическим агентством. Ранее сообщалось, что станция должна вернуться на Землю в 2017 году, однако позднее сроки были изменены, что породило слухи о том, что она вышла из-под контроля. Именно тогда заговорили о возникновении опасности, что эта космическая станция может рухнуть на Землю. По мнению экспертов, это можно сравнить с падением «смертоносного огненного шара». Ученые считали, что 8-тонная космическая станция, которая находится вне контроля, может упасть на планету в любой момент.
Эксперты считали, что будет очень плохо, если куски спутника попадут на населенную местность. Но также предполагали, что он может упасть в океан или на безлюдные районы. Среди предполагаемых мест падения были и город Владивосток, и некоторые районы Черного моря, Северного Кавказа и других кавказских республик, в том числе и Азербайджана. Однако расчеты ученых и специалистов может подтвердить только практика.
За несколько дней до падения в Китае заявляли, что их космическая станция упадет на землю 2 апреля, причем большая часть конструкции должна сгореть во время прохождения через атмосферу. По состоянию на 08:00 (03:00 мск) 1 апреля среднее положение станции на орбите составляло 167,6 км, высота в перигее (ближайшая точка от земной поверхности) — 161 км, в апогее (точка наибольшего удаления) — 174,3 км, угол наклона — 42,7 градуса», — говорилось в сообщении.
В свою очередь Европейское космическое агентство (ЕКА) отмечало, что китайская станция «Тяньгун-1» сгорит уже на высоте 150 км над Землей, во время прохождения через плотные слои атмосферы. Эксперты уверяли, что большая часть конструкции сгорит из-за очень высоких температур после вхождения станции в атмосферу.
Астрофизик из Гарвардского университета Джонатан Макдауэлл считал, что ее куски весом до 100 килограммов могут попасть на поверхность Земли. По данным некоммерческой исследовательской фирмы Aerospace, части космической станции «могут быть видны до минуты или более, в зависимости от времени суток, видимости, условий и местоположения наблюдателя».
Китайская англоязычная газета Global Times ранее сообщила, что «Тяньгун-1» привлекла такое большое внимание, потому что западные страны пытаются облить грязью быстро растущую аэрокосмическую индустрию Китая.
2 апреля на сайте программы пилотируемых космических полетов КНР (CMSE) появилось сообщение, что «2 апреля 2018 года около 8:15 космическая станция «Тяньгун-1″ вернулась в атмосферу Земли». Отмечалось, что большая часть обломков станции сгорела при входе в атмосферу и не представляла опасности для авиационного сообщения и жизнедеятельности на Земле.
Хочу отметить, что возвращение, таким образом, космических аппаратов в атмосферу является нормальным явлением. Однако в космосе остается огромное количество отработавших свой ресурс спутников, а также их обломки разных размеров. Все это представляет собой, так называемый, космический мусор, который представляет определенную и возрастающую угрозу для жизнедеятельности.
— Космический мусор? Что это вообще такое?
— Во-первых, космический мусор — это целые части или обломки уже отработанных спутников, которые в разные годы запускались в космос с момента его освоения, на протяжении последних 60 лет. Во-вторых, это обломки, которые появились в результате столкновения других крупных обломков и спутников. Первое столкновение в космосе случилось в 1996 году, когда ступень европейской ракеты «Ариан-1» столкнулась с французским спутником Cerise. Спутник пострадал, но выжил и продолжил работать.
Была информация о том, что в 2009 году над Сибирью произошло столкновение американского спутника связи Iridium 33 и российского неработающего спутника «Космос-2251», прекратившего свою работу еще в 1995 году. В результате столкновения около 2000 фрагментов остались на орбите Земли. А в 2013 году спутник «Блиц» столкнулся с мусором от уничтоженного китайского спутника «Фэнъюнь 1С». В-третьих, космический мусор — это еще и не сгоревшие в атмосфере Земли, оставленные и потерянные предметы, в том числе, мешки с отходами астронавтов, несколько американских флагов, мячи для гольфа, кусок мыла или, к примеру, затычки для ушей и прочие мелочи.
Кроме того, в открытом космосе можно встретить плоскогубцы, камеру, шпатель и целую сумку с инструментами — их в разное время потерял экипаж МКС. А до тех пор, пока на станции не появилась система переработки мочи, ее просто выливали в космос, где она становилась частью космического мусора в виде мелких замороженных кристалликов. Все это на огромных скоростях может вращаться на орбите сотни лет.
Согласно данным 2017 года, лидером по количеству оставляемого космического мусора являются США, на втором месте — Россия, а на третьем — Китай. Китайцы в 2007 году сбили свой собственный спутник при испытаниях противоспутниковой ракеты, оставив на орбите более 3000 мелких обломков. Космонавт Сунита Уильямс потерял камеру в открытом космосе в 2007 году.
По данным 2017 года, на околоземной орбите находится около 18 тысяч объектов размером более 10 сантиметров, в том числе 1200 спутников, 750 тысяч «летающих пуль» размером около одного сантиметра и около 150 миллионов совсем мелких фрагментов, размер которых менее миллиметра. Американские ученые еще несколько лет назад забили тревогу и предупреждали NASA, что объемы космического мусора достигли критической точки и что все это может представлять серьезную опасность.
Следует отметить, что проблему угрозы космического мусора признали в 1993 году, после выступления генерального секретаря ООН Бутроса Бутрос-Гали с докладом «Воздействие космической деятельности на окружающую среду». В докладе он заявил, что проблема космического мусора достигла международного глобального уровня. В 1999 году Комитет ООН по использованию космического пространства в мирных целях обнародовал руководящие принципы по предупреждению образования космического мусора. Но только в 2007 году эти принципы были приняты и одобрены на международном уровне.
— И в чем же опасность космического мусора?
— В последние годы ученых настораживает так называемый синдром Кесслера. Это когда спутники, находящиеся на орбите, будут сталкиваться и запустят цепную реакцию вторичных столкновений, приводящих к уничтожению любого выводимого на космическую орбиту аппарата. Вместе с тем человечеству вообще будет закрыт доступ в космос.
Спровоцировать синдром Кесслера, по мнению ученых, может вывод на орбиту новых спутниковых систем — «мегасозвездий», которые способны вполовину увеличить риск столкновений с другими космическими аппаратами. «Баллистика фрагментов, летающих вокруг Земли, очень сложна: они сталкиваются, дробятся, превращаются в рои, меняют траектории, могут существовать очень долго, размножаться лавинообразно и перекрыть орбиты, угрожают разрушением пилотируемых кораблей и спутников. Их поведение все более непредсказуемо и опасно. Есть системы мониторинга, но они не спасают», — пояснял монолог, космонавт-испытатель Сергей Кричевский.
При этом надо понимать, что при столкновении с космическим мусором могут пострадать спутники, от которых зависит мобильная связь или Интернет на Земле. На низких орбитах отходы, возникшие в процессе освоения человеком космического пространства, несутся со скоростью около 7-10 километров в секунду. Поэтому их столкновение с работающими на различных орбитах космическими аппаратами может привести к непоправимым последствиям. Так, при скорости 10 км/с частица диаметром 0,5 мм пробивает многослойный скафандр.
На такой скорости осколки прошивают алюминиевые листы в 10 раз толще их диаметра. А почти невидимые осколки выбивают из мишени буквально облако частиц, в 200-1000 раз превосходящие их по массе, вследствие чего мусор лавинообразно размножается. Опасны соударения даже с пылинками. Так, в 1983 году частица лака длиной всего 0,2 миллиметра, врезавшись в иллюминатор Шаттла, пробила вмятину глубиной 2,4 миллиметра. Мусор можно встретить также на геостационарной орбите. Он представляет собой огромную опасность и для спутников связи, обеспечивающих мобильную связь и телевещание.
Специалисты отмечают, что с увеличением объема космического мусора вероятность столкновений и поломки спутников возрастает. Соударения не столь часты, и скорости не столь велики, потому что все космические корабли во всех странах запускаются с запада на восток и вся эта масса мусора идет в одном направлении, и встречных соударений пока не наблюдается.
И, тем не менее, уже сейчас во избежание столкновения с космическим мусором неоднократно производилась (и будет проводиться) корректировка курса космических аппаратов. При постепенном и пока что линейном увеличении количества запусков искусственных спутников Земли, к уже находящемуся на орбите мусору будут добавляться все новые компоненты.
Но не только этим опасен космический мусор для землян. Его неконтролируемые сходы с орбиты и неожиданные падения тоже представляют угрозу. В 2011 году в Тихий океан упал американский научный спутник UARS, в 2015 фрагмент отработавшей свое ракетной ступени упал в районе острова Шри-Ланка.
Существует также проблема загрязнения околоземного пространства токсичными веществами, которые выбрасываются из космических аппаратов в результате нештатных ситуаций и различного рода аварий. Есть вероятность, что вместе с отдельными частями станции, которые не сгорят в атмосфере и достигнут поверхности Земли, долетит и гидразин — высокотоксичное ракетное топливо. Насколько опасны такие падения для конкретного человека, можно судить по статистике.
За всю историю освоения космоса только один человек пострадал от падения космического мусора. Это произошло в 1997 году, когда обломок ракеты Дельта II упал на жительницу штата Оклахома Лотти Уильямс, в то время когда она гуляла по парку. Этот обломок, размером 10 на 13 см, к счастью, всего лишь ударил женщину по плечу. Фрагмент был похож на ткань, но из металлических волокон. Женщина была уверена, что поймала кусочек падающей звезды, но расследование показало, что это, скорее всего, была деталь ракеты-носителя «Дельта-2». Уильямс эта версия разочаровала.
Вместе с тем должен отметить и один важный момент. В мире имеют достаточно полные каталоги орбитальных объектов и могут прогнозировать движение каждого из них и предсказывать опасные сближения на орбите — это 21-е космическое крыло Космического командования ВВС США и Центр контроля космического пространства в составе Космических войск России. Имеется плодотворный и взаимовыгодный опыт сотрудничества этих ведомств в осуществлении совместных проектов.
Так, предупреждения об опасных сближениях с Международной космической станцией поступают в два Центра управления полетами от обоих центров контроля, за счет такого дублирования повышается достоверность прогноза. За время функционирования станции осуществлено около десяти маневров уклонения от опасных космических объектов. Известны также случаи уклонения гражданских американских космических аппаратов для исследования Земли из космоса на основании предупреждений Космического командования ВВС. В этом направлении необходимо дальнейшее сближение и объединение усилий и возможностей.
Космическим державам при участии заинтересованных государств необходимо приступить к созданию Единой глобальной системы контроля над космическими объектами. Помимо этого, необходимо совершенствовать принятые ранее соответствующие правовые документы, обязывающие виновников загрязнения исправлять свои ошибки, разработать систему штрафов, да и вообще — разработать соответствующие правила движения по орбитам в космосе.
— Что делать с космическим мусором?
— Проблема засорения космического пространства мусором с каждым годом усиливается, и страны пытаются найти свои варианты решения. В этой связи учеными и специалистами предлагается убрать старые спутники и отработанные ракетные ступени, а также другие неработающие объекты и космический мусор, в целом, чтобы не загрязнять орбиту и, тем самым, не создавать угрозу столкновения при выполнении оперативных задач.
Если засорение будет продолжаться даже нынешними темпами, то, по мнению экспертов, существует большая вероятность того, что через несколько десятилетий выход в космос станет опасным, поскольку вероятность столкновений с мусором увеличится многократно. Чтобы этого не случилось, нужно освободить все околоземное пространство от мусора. Как долго космический мусор остается в космосе, зависит от высоты орбиты. На низкой орбите космический мусор, подчиняясь притяжению Земли, в конце концов, сгорает в атмосфере.
Спутники, находящиеся на более высокой геостанционарной орбите слишком затратно уводить на низкую, чтобы они, в конце концов, сгорели, поэтому их, наоборот, поднимают выше — на так называемую орбиту захоронения, где они могут оставаться веками. Чтобы на орбите не происходило взрывов, при которых обломки могут попасть ближе к Земле, перед захоронением спутника разряжают батареи, выпускают запасы сжатого газа и сбрасывают топливо. Это может уменьшить дальнейшее замусоривание орбиты Земли, но проблемы уже существующего мусора не решает.
Совсем недавно группа китайских ученых предложила сбивать космический мусор лазерами, развернув на орбите лазерную станцию, которая могла бы работать эффективно при некоторых научно-технических условиях. С помощью лазеров ученые хотят ускорить сход космического мусора с орбиты, либо отклонить его курс. Надо сказать, что китайцы в этом деле не первопроходцы. В NASA еще в 90-х годах прошлого века подумывали над вопросами использования лазеров в борьбе с космическим мусором.
Японское аэрокосмическое агентство JAXA создает чувствительный радар для обнаружения мелкого космического мусора, который планируется ввести в эксплуатацию в 2023 году. Предполагается, что он поможет предотвращать столкновения космического мусора со спутниками. Еще раньше это агентство занималось разработкой 700-метрового устройства, создающего электромагнитное поле, способное тормозить разные обломки в космосе и «выталкивать» их в атмосферу Земли.
Кстати, первая попытка избавиться от мусора с помощью этого устройства была неудачной — грузовой корабль просто не смог выпустить его. До этого JAXA предлагало очищать космос от мусора с помощью металлических сетей, которые на борту специального спутника должны были выводиться на орбиту, собирать там мусор, отсоединяться и устремляться к слоям атмосферы.
Американская компания Aerospace Corporation разрабатывает Brane Craft — космические аппараты, или «одеяла», как их уже прозвали, для сбора космического мусора. Задача таких «одеял» — ловить небольшие обломки мусора в космосе, обволакивать их, направлять в сторону Земли, спускаться в атмосферу и там сгорать. В 2023 году для уборки на орбите Европейское космическое агентство планирует запустить аппарат e.Deorbit. Как он будет захватывать мусор, пока неизвестно: ученые рассматривают сеть, гарпун или зажим. После захвата аппарат будет уводить мусор с орбиты, чтобы тот сгорел в атмосфере.
В Федеральной политехнической школе Лозанны разрабатывают аппарат Clean Space One, который будет уводить с орбиты спутники, захватывая их в ловушку. На сайте проекта пишут, что аппарат выйдет на орбиту в 2018 году, и его первой жертвой станет студенческий наноспутник Swiss Cube, запущенный в 2009 году. Одна из сложностей, которую должны решить разработчики, — «узнавание» космическим уборщиком спутника. Для этого Clean Space One будет ориентироваться на мерцание света, который отражается от спутника при вращении.
Однако, сколько бы предложений ни звучало, пока не удалось создать действенный способ борьбы с мусором, ввиду разных причин, в том числе и из-за дороговизны методов очистки околоземного пространства. Вместе с тем от научных и околонаучных сообществ звучат различные, порой не слишком утешительные, предостережения и варианты развития проблемы. Одни считают, что если не заниматься решением проблемы, через несколько десятилетий космическая деятельность может прекратиться. Другие говорят об особой политической опасности космического мусора, которая заключается в том, что вскоре трудно будет определить причину аварии или уничтожения спутника: то ли это будет происходить из-за обломков мусора, то ли к этому приложит руку другое государство.
— Как правило, новые технологии и разработки влекут за собой появление новых проблем…
— Принято считать, что для того чтобы очистить орбиты действующих спутников во всех случаях предлагается спускать космический мусор на более низкие орбиты, а затем дать ему возможность сгореть в нижних слоях атмосферы.
Следует отметить, что в то же время возникает угроза нового загрязнения самой атмосферы, которая уже загрязнена огромным количеством промышленных выбросов с самой земли, различных вредных газов и их соединений, которые представляют угрозу не только здоровью людей, но и самой атмосфере, поскольку происходящие химические реакции и физические процессы могут привести в дальнейшем к изменению баланса естественных компонентов, а также увеличению количества новых и более опасных элементов. Попав в плотные слои атмосферы, отработавшие объекты и космический мусор сгорают, оставляя лишь пепел и химические соединения, которые в дальнейшем при соответствующих благоприятных условиях могут оказать губительное влияние на жизнь вообще.
Таким образом, атмосфера Земли загрязняется как с поверхности Земли, так и из космоса. Масштабы загрязнения, источники и условия разные. Хотя, если при нынешних темпах развития космических исследований и соответствующих темпах загрязнения космическим мусором разработать модель прогноза — космический фактор может быть существеннее земного по многим критериям. Что касается антропогенного загрязнения атмосферы с поверхности Земли, то здесь уже имеется прорыв на многих уровнях, в том числе, и международном: многочисленные соглашения, штрафные санкции, договора, конвенции.
По космическому загрязнению необходимо в первую очередь провести тщательную опись всего, что находится на различных орбитах Земли искусственного происхождения, то есть создать более детальные и совершенные каталоги этих объектов, подобно каталогам звезд и других астрономических объектов.
Считаю, что необходимо искать пути сбора космического мусора на орбитах и оптимальные пути его утилизации с минимальным ущербом и минимальной угрозе Земле.
Должен заметить, что с момента освоения Луны на ее поверхности появилось более 180 тонн мусора. Если же посмотреть на проблему и с экономической точки зрения, слово «мусор» может поменять свое значение. Люди вот уже как 40 лет назад побывали на нашем естественном спутнике. И сейчас разрабатываются программы новых полетов на Луну и ее освоения. Одно из моих предложений — собрать эти летающие обломки, конечно, не сжигая в атмосфере Земли, и попытаться перевезти их на Луну — они там понадобятся для создания, а может быть, возрождения лунной промышленности. Т.е. рассматривать часть из них как полезный ресурс.
— Что вы можете сказать о перспективах космических исследований в Азербайджане?
— Направлению космических исследований в Азербайджане еще 45 лет назад дал старт великий азербайджанец Гейдар Алиев. Сегодня президент Азербайджана Ильхам Алиев достойно и с еще большим размахом продолжает его курс. Азербайджан с 2013 года стал членом космического клуба, и будет заниматься развитием космической промышленности. Запуск на орбиту спутника Azerspace-1 — это событие, представляющее историческое значение, которое привело уже к открытию новой страницы.
В настоящее время Азербайджанская Республика имеет еще один- низкоорбитальный спутник Azersky для исследовательских и прикладных задач. В ближайшее время мы будем свидетелями запуска третьего спутника — второго геостационарного спутника связи Azerspace-2. Эта отрасль имеет очень большое значение для всестороннего подъема нашей страны, развития ненефтяного сектора, улучшения бизнес-среды, повышения интеллектуального уровня. Управление спутником осуществляется азербайджанскими специалистами. Молодые азербайджанские специалисты активно участвуют в развитии космической промышленности.
В настоящее время принадлежащий Азербайджану спутник Azersky и спутник SPOT 6 компании Airbus Defence and Space используются в формате группировки для оказания более качественных услуг по дистанционному зондированию Земли. Спутники позволяют ежедневно проводить съемку участков поверхности Земли площадью шесть миллионов квадратных километров. Разрешение полученных снимков составляет 1,5 метра. Одним из преимуществ центра управления является также возможность использования ресурсов спутников Plеiades 1A и 1B.
Эти спутники позволяют проводить съемку поверхности Земли с разрешением до 0,5 метра. Группировка спутников создаст широкие возможности для дистанционного наблюдения за поверхностью Земли и повысит оперативность получения новых изображений. Все это составляет надежную основу проведения научных и прикладных исследований в космической отрасли, которые начались в 70-х годах прошлого века. Надеюсь, что азербайджанские ученые и специалисты внесут достойный вклад и в мировую космическую науку.
Справка:
Фуад Гаджизаде оглу родился 19 июня 1952 года года в городе Сиазан, получил образование в Санкт-Петербургском (Ленинградском) университете, доктор технических наук, профессор, заслуженный инженер Азербайджанской Республики, действительный член Международной экоэнергетической академии (1999 год), действительный член Российской академии естесственных наук (РАЕН) (2012 год), действительный член Российской академии медико-технических наук (2013 год), действительный член Международной академии экологии и безопасности жизнедеятельности (2017 год), член редколлегии Междисциплинарного научного и прикладного журнала «БИОСФЕРА» (Российская Федерация), член Рабочей группы по подготовке запуска первого национального телекоммуникационного спутника AzerSpace Азербайджанской Республики (2008 год), с 1993 года член Советов по защите научных диссертаций в Азербайджанском аэрокосмическом агентстве, Институте агрохимии и почвоведения, член Экспертного совета Высшей аттестационной комиссии при президенте Азербайджанской Республики в 1999-2006 годы по техическим наукам, с 2012 года по настоящее время — по наукам о Земле.
С 1974 по 2008 годы работал в Азербайджанском национальном аэрокосмическом агентстве (АНАКА), в 1991-2007 годах — директор Института экологии АНАКА, в 2007-2008 годах — первый заместитель генерального директора АНАКА. В 2008-2011 годах работал заместителем начальника (проректор) Академии МЧС Азербайджана. В 2011-2017 годах — начальник отдела МЧС Азербайджана. В настоящее время работает в Институте геологии и геофизики НАНА.