Спастись от астероида можно и без ядерного оружия

Ученые Старого и Нового Света пытаются решить проблему обеспечения безопасности Земли и предотвращения глобальной катастрофы, которая может произойти в апреле 2039 года в результате столкновения космического странника Апофис с нашей планетой.

«Прежде всего надо решить две важные проблемы, – считает заместитель директора Института прикладной математики им. М.В.Келдыша (ИПМ РАН), член-корреспондент Российской академии наук Эфраим Аким. – Первая из них – это своевременное обнаружение опасного для Земли астероида».

Сегодняшняя точность оптических измерений, составляющих примерно половину угловой секунды, по мнению Эфраима Акима, не позволяет прогнозировать движение астероида в длительном интервале времени.

Вторая проблема – повышение оперативности реагирования на космические угрозы. Заранее не рассчитав орбиту астероида, можно, что называется, «проспать» катастрофу. Так, 23 марта 1989 года 300-метровый астероид Асклепий пересек орбиту Земли в точке, где наша планета была всего лишь шесть часов назад.

Если бы он столкнулся с Землей, то сила взрыва составила бы несколько тысяч мегатонн! Астероид был замечен, когда он уже удалялся от Земли.

ЕСЛИ ПРИМЕНЯТЬ ЯДЕРНЫЕ ЗАРЯДЫ

Радиолокационные средства на два-три порядка (!) повышают точность прогноза движения астероида по сравнению с прогнозом, который составляют с помощью оптических средств, утверждает Эфраим Аким. Однако и они не смогут с абсолютной достоверностью рассчитать вероятность соударения с Землей конкретного астероида. Ученый уверен, что решить этот кардинальный вопрос можно с помощью космического аппарата, совершающего перелет к астероиду, в частности к Апофису, и автоматическую высадку на его поверхность приемоответчика.

«Мы специально рассмотрели космическую миссию к Апофису с датой старта 22 апреля 2013 года и сближением космического аппарата и его посадкой на Апофис 18 марта 2014 года. Траекторные измерения Земли с помощью приемоответчика, высаженного на поверхность Апофиса, позволят нам на сравнительно коротком интервале времени обеспечить точность прогноза движения астероида с точностью до 50 км. Сравните: 50 километров и несколько тысяч километров», – предлагает ученый.

Сегодня уже никто не сомневается в том, что Земля в прошлом не раз подвергалась космической «бомбардировке» и будет подвергаться в будущем.

«Проведенные совместно с Институтом вычислительной математики и математической геофизики Сибирского отделения РАН исследования позволили спрогнозировать ожидаемое число и частоту столкновений с Землей опасных космических объектов, – говорит генеральный директор – генеральный конструктор Государственного ракетного центра имени академика В.П.Макеева, член-корреспондент Российской академии наук Владимир Дегтярь. – Анализ показывает, что статистическая вероятность падения на Землю объектов размером более 300 м крайне мала, однако существует четкое понимание того, что угрожающий объект может быть обнаружен в любой момент... Мы исследуем энергетические и пространственно-временные возможности существующих и перспективных ракетных комплексов по выведению средств воздействия на опасные космические объекты (ОКО). Проводим инициативные научные исследования по созданию национальной (глобальной) системы обеспечения астероидно-кометной безопасности, в том числе ее ракетной составляющей».

Сразу надо отметить, что речь идет только о безъядерном ударном космическом аппарате. Ни одна страна в мире пока не готова изменить «Договор о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела», принятый на XXI сессии Генеральной Ассамблеи ООН 19 декабря 1966 года. В статье IV этого договора записано: »Государства – участники Договора обязуются не выводить на орбиту вокруг Земли любые объекты с ядерным оружием или любыми другими видами оружия массового уничтожения, не устанавливать такое оружие на небесных телах и не размещать такое оружие в космическом пространстве каким-либо иным образом».

Выбор у нас невелик: пострадать от удара небесного тела о Землю либо пойти по не менее опасному пути вывода в космос ядерного оружия.

ТРЕТИЙ ПУТЬ

Сейчас российские ученые и конструкторы ищут третий путь в обеспечении астероидно-кометной безопасности планеты – без использования ядерного оружия.

К категории нерегламентированных международным правом видов деятельности в космосе относят, в частности, развертывание противоспутникового оружия, систем ПРО космического базирования и, наконец, оружия, основанного на новых физических принципах, которое не может быть отнесено к оружию массового уничтожения. В рамках этой третьей так называемой «серой» зоны международного права, видимо, и надо искать пути избавления человечества от опасности, исходящей из космоса.

В принципе у нас есть технические возможности для решения проблемы обеспечения астероидно-кометной безопасности. Для ее решения Владимир Дегтярь предлагает использовать универсальный космический аппарат, условно назовем его «КАПКАН», который способен разрушить или изменить орбиту ОКО, а для исследования структуры и характеристик материала опасного астероида – космический аппарат-разведчик с условным наименованием «КАИССА».

Высокоточный самонаводящийся ударный космический аппарат включает в себя головку самонаведения, двигательную установку, аппаратуру стабилизации и ориентации. Он комплектуется из одного ударного и переменного числа отделяемых ударных модулей, каждый из которых оснащен двигательной установкой.

Проблема доставки «КАПКАНа» в нужное время и в нужное место связана с увеличением дальности обнаружения астероидов и оперативности перехвата. Предстартовая подготовка должна вестись не более двух суток, считает Владимир Дегтярь.
Для доставки «КАПКАНа» к астероиду можно использовать создаваемые сейчас перспективные ракеты-носители: «Союз-2» – для доставки ударного космического аппарата к астероиду диаметром до 300 м и «Русь-М» – к астероиду диаметром от 600 до 700 м.

Таблица 1 Необходимая мощность ядерного заряда
Диаметр ОКО, м 30 50 100 150 200 300
Мощность ЯВУ, кт 4 19 140 450 1040 3380
Масса, кг 50 – – – – - 1127

По оценкам «ГРЦ Макеева», затраты на создание в течение 10 лет космических аппаратов и их адаптацию к ракетно-космическим комплексам составят примерно 17 млрд. руб. Деньги, конечно, большие, но они не идут ни в какое сравнение с затратами, которые придется нести государству и населению в ходе ликвидации последствий падения на Землю астероидов. Ведь ущерб будет несопоставимо большим, чем от последствий бушующего ныне на территории России огненного шторма.

Сейчас базовая вероятность падения на Землю опасных космических объектов диаметром от 20 до 300 м составляет 0,3535 в год в течение 20 лет. Если у нас будут космические средства обеспечения астероидно-кометной безопасности, то вероятность предотвращения соударения астероидов с Землей уменьшится до ничтожно малой величины 0,007.

В Научно-производственном объединении имени С.А.Лавочкина рассчитали энергетические характеристики полета к астероиду в период с 2014 по 2021 год. Конструкторы предполагают выбрать для старта одну из наиболее «удобных» с точки зрения баллистики дат: 14 апреля 2014 года, 6 октября 2018 года, 5 мая 2020 года и 17 апреля 2021 года. После 2021 года лететь будет уже поздно….
Полет в одну сторону продлится в зависимости от даты старта соответственно: 10, 18, 10 или 8 месяцев. По мере удаления от Земли скорость ракеты будет замедляться под действием силы земного тяготения. На высоте 1500 км составит не менее 10 км/с, а вот на высоте 100 тыс. км – уже только 3,5 км/с.

«Суммарная скорость не превысит 6 км/с, что характерно для полетов на Марс и Венеру», – поясняет заместитель генерального конструктора – руководитель ОКБ Научно-производственного объединения имени С.А.Лавочкина Максим Мартынов.
По замыслу конструкторов, космический аппарат будет состоять из четырех основных модулей. В качестве маршевого двигателя предлагается использовать разгонный блок «Фрегат», который уже более 10 лет обеспечивает орбитальные перелеты для выведения космических аппаратов на различные высокоэнергетические орбиты и межпланетные траектории.

Максим Мартынов представил следующую схему будущей уникальной экспедиции. Ракета-носитель «Союз» выводит космический аппарат на опорную орбиту на удалении от Земли примерно 200 км. Далее маршевая двигательная установка космического аппарата выводит его на траекторию полета к астероиду. После отделения маршевого двигателя космический аппарат продолжает пассивный полет, во время которого планируется провести три коррекции суммарной скоростью не более 100 метров. После этого – торможение, выход на орбиту астероида, отделение радиомаяка и функционирование на этой орбите.

«Стратегия сближения с астероидом основана на пошаговом выравнивании скоростей. За несколько суток полета до астероида он может быть обнаружен автономной навигационной системой космического аппарата. Производится грубое торможение, после него – пассивный полет. И так повторяется несколько раз. В итоге мы оказываемся на расстоянии 23 километров от астероида с практически нулевой относительной скоростью. Производится конечное исследование астероида и далее – выход на его орбиту», – рассказывает Максим Мартынов.

«На наш взгляд, – продолжает заместитель генерального конструктора – руководитель ОКБ, – наиболее прогнозируемый и надежный способ увода астероида от Земли – по методу гравитационного тягача. Мы сделали расчет для увода Апофиса. Космический аппарат зависнет на расстоянии 250 м от поверхности астероида. Двигатели космического аппарата создают тягу 50 миллиньютонов (мН), которых хватит, чтобы в течение примерно 60 суток увести астероид в сторону от опасной траектории.

Директор Института космических исследований РАН академик Лев Зеленый, выслушав предложения конструкторов, заметил:
«Для того чтобы бить врага, надо знать его в лицо. Знаем ли мы врага, о котором сейчас говорим? Нет! Чтобы бороться с астероидами и кометами, надо сойтись с ними в штыковую, пощупать их, понять их структуру, механические свойства, не говоря уже о химических свойствах, которые очень важны для фундаментальной науки. У нас на 2028 год есть проект доставки образцов грунта астероида, но мы его выполним, наверное, гораздо раньше, потому что вплотную подошли к исследованию Фобоса. Решая задачи Фобоса, мы начинаем исследовать и свойства астероидов из того самого пояса, откуда приходят угрожающие нам космическое объекты».

Таблица 2 Необходимая высота перехвата ОКО
Диаметр ОКО, м