Книга: Космос

Защита на дальних рубежах

Защита на дальних рубежах

Для воздействия на потенциально опасные, но пока далекие от Земли космические объекты будут применены наиболее мощные ракеты-носители, стартующие со стационарных космодромов. Мы имеем в виду, например, отечественные «Протон» и «Энергию». Расскажем коротко об их возможностях.

Ракета «Протон» — самая большая из используемых ныне космических ракет. При общей длине 44,3 м и поперечнике до 7,4 м ракета способна вывести на околоземную орбиту более 20 т полезного груза. Тяжёлая ракета-носитель «Протон» использовалась в двух- и четырёхступенчатом вариантах. Первый «Протон» запущен в 1965 г. С тех пор ракеты этой серии доставили в космос десятки тяжёлых спутников, орбитальные станции «Салют», все модули орбитальной станции «Мир», а также основные и дополнительные модули Международной космической станции (МКС). В четырёхступенчатом варианте «Протон» выводил автоматические межпланетные станции к Луне, Венере и Марсу.

^{Успешные испытания сверхтяжёлого ракетно-космического комплекса «Буран-Энергия» прошли 15 ноября 1988 г.} 

Допустим, опасный объект нам удалось обнаружить за несколько витков до столкновения. До возможной встречи — десятилетия. В этом случае наиболее оптимальным было бы решение изменить его орбиту на пролетную. (Для разрушения объекта потребуется гораздо больше энергии.) Возможны два варианта решения задачи: мощный удар по опасному объекту или длительное воздействие на него. Сегодня теоретически более проработаны варианты ударного — импульсного воздействия на опасные космические объекты для одномоментного изменения его орбитальной (гелиоцентрической) скорости. Этого можно добиться кинетическим ударом по объекту либо термоядерным взрывом.

Проще всего спланировать столкновение посланного зонда с опасным объектом. Правда, для этого зонд должен обладать очень большой массой.

В любом случае к обнаруженному небесному телу придётся запускать космический аппарат, который доставит средство воздействия.

Как показывают расчёты, для выполнения задач противодействия на дальних рубежах возможны несколько вариантов траекторий.

Траектория типа «перехват» — с целью столкновения на встречных курсах — понадобится для нейтрализации долгопериодической кометы или вновь открытого астероида, сближающегося с Землёй.

При воздействии вдоль траектории движения опасного объекта для уменьшения или увеличения его скорости более эффективна встреча с ОКО в перигелии его орбиты. Это будут полёты типа «рандеву» на большом удалении от Земли. В случае встречи вблизи афелия даже при высокой начальной скорости КА (до 20 км/с) скорость встречи будет низкой. Другое дело, если «рандеву» состоится вблизи перигелия. Здесь даже при небольшой начальной скорости космического аппарата скорость столкновения под действием большего притяжения Солнца будет гораздо более высокой.

^{Ракета-носитель тяжёлого класса «Протон» предназначена для выведения автоматических космических аппаратов на орбиту Земли и далее в космическое пространство} 

Это все теоретические соображения и расчёты. Но уже готовятся и реализуются космические эксперименты по активному воздействию на малые космические объекты. Например, по проекту Европейского космического агентства к одному из небольших астероидов будет направлен космический корабль с тяжёлым зондом на борту. Сблизившись с астероидом, аппарат ударит по нему зондом-болванкой. Основной корабль, обращаясь вокруг астероида, должен будет выяснить, как от удара изменилась орбита малого небесного тела. Результаты этого эксперимента позволят рассчитать массу и скорость будущих снарядов, необходимых для изменения орбиты астероидов, «нацелившихся» на столкновение с Землёй. О других активных экспериментах будет рассказано ниже.

Таблица дает представление об эффективности удара космического аппарата массой 49 т по АСЗ в перигелии для отклонения его на 1 млн. км.

Из таблицы видно, что импульсный удар имеет смысл для воздействия на ОКО размером менее 100 м. На более крупные объекты эффективнее подействовать термоядерным взрывом. По расчетным данным, применение ядерного заряда мощностью до 100 Мт достаточно, чтобы изменить опасную траекторию на пролётную, даже если мы имеем дело с астероидом поперечником 45 км. Напомним, что самый большой из открытых АСЗ имеет диаметр 40 км.

Уже несколько лет комплексные теоретические проработки проблем создания и применения ядерных средств воздействия (ЯСВ) на ОКО ведут сотрудники Российского федерального ядерного центра в г. Снежинске. Не случайно по инициативе и на базе этого Центра были проведены две первые международные конференции «Космическая защита Земли». Специалисты Центра доказывают, что накопленный опыт в различных областях науки и техники, уровень технологического развития ведущих ядерных держав дают основания полагать, что за сравнительно короткий срок при условии международного сотрудничества может быть создано эффективное и надёжное средство воздействия на ОКО с ядерными зарядами мощностью до 100 Мт. Группа сотрудников Центра во главе с заместителем его научного руководителя В.А. Симоненко предлагает, в частности, проект поэтапного воздействия на ОКО серией ядерных взрывов с коррекцией в зависимости от достигаемых результатов. Этот коллектив учёных предложил подробную программу работ в рамках международного проекта «Ради жизни на Земле — космический щит».

^{Модель паруса, разработанная НАСА для межзвёздного зонда}

Расчёты показывают, что при диаметре опасного объекта около 1 км не важно, где производить ядерный взрыв — на поверхности или на некоторой высоте. С технической же точки зрения осуществить взрыв на поверхности гораздо сложнее — это потребует высокой точности «причаливания» для осуществления мягкого касания. Кроме того, мощный поверхностный взрыв может привести к разрушению ОКО на фрагменты, что далеко не всегда целесообразно. Это тем более справедливо для глубинного термоядерного взрыва. В этом случае энергия взрыва пойдёт не столько на изменение импульса, сколько на разрушение ОКО.

Численное моделирование применения двигателя большой тяги (ДБТ) для отклонения АСЗ для орбиты астероида типа Таутатис (поперечник около 3 км) проводилось академиком Т.М. Энеевым и др. Орбита этого астероида лежит в плоскости эклиптики и имеет перигелий 0,9 а.е. и афелий 4 а.е. Если ДБТ израсходует в очень короткое время 25 т топлива при скорости истечения газа из сопла двигателя 4,5 км/с, то для отклонения астероида на 1 млн. км понадобится в три раза больше времени, чем при столкновении с ОКО космического аппарата массой в 25 т. И это понятно. Ведь скорость столкновения гораздо больше скорости истечения. Кроме того, понадобится дополнительное топливо для торможения КА при его причаливании к опасному объекту.