Орбитальная свалка

Пожалуй, только специалисты и обратили внимание, что в войну со спутниками недавно внесли свою лепту и китайцы. И внесли не очень удачно. Туча обломков, оставшаяся от разлетевшихся в клочья спутника-цели и ударившей по нем ракеты 11 января 2007 года, уже через сутки вызвала беспокойство в определенных кругах. Причем не столько самой атакой, сколько ее последствиями.

Потребовалось всего сутки, чтобы обломки бывшего спутника растеклись по всей его полярной орбите. Причем в результате сильного соударения часть обломков перешла на более высокие и низкие орбиты.

Дальнейшие наблюдения показали, что через полгода кольцо обломков расширилось настолько, что стало смешиваться с ранее запущенными спутниками и космическим мусором в сплошное месиво. А через год после испытания облако мусора стало столь большим, что заставило вспомнить об операции по «закрытию неба», которую некогда, еще в 50-х годах прошлого века, впопыхах собирались провести американцы.

И вот теперь этот кошмар на наших глазах становится явью. Сегодня на околоземных орбитах болтаются и 10-тонные разгонные ступени старых ракет-носителей, и радиоактивные капельки натрия и калия, которые когда-то использовались в качестве теплоносителя в системах охлаждения ядерных энергоблоков на советских спутниках, и просто обломки выработавших свой ресурс спутников, разрушившихся в результате нечаянного столкновения друг с другом.

^{Российский грузовой космический корабль «Прогресс М-04М», причаливший к МКС}

«Когда-нибудь замусоренность низких орбит вокруг Земли достигнет такого предела, что опасность столкновений сделает космос непригодным для практического использования, — выразил опасения доктор Т. С. Келсо из Центра космических стандартов и инноваций. И добавил: — Концентрация мусора с годами растет, а для того, чтобы от него избавиться, потребуются десятилетия. Причем мелкие фрагменты нам не отследить, так что реально мусора еще больше, чем мы думаем».

И вот теперь специалисты всерьез задумались над тем, как бы начать уборку на орбите. Проекты предлагаются самые разные, в том числе и довольно экзотические.

Так, например, инженер из Санкт-Петербурга Леонид Бурылов разработал концепцию межорбитального буксира-мусорщика, который поможет навести порядок на земной орбите. Правда, похоже, случится это не завтра.

Как рассказал нам сам автор разработки, дело было так. Узнав, что Фонд премии писателя-фантаста Роберта Хайнлайна и Российский учебно-научный комплекс авиакосмической промышленности объявили конкурс научно-инновационных работ под девизом «Полет в будущее», 27-летний инженер с завода «Арсенал» решил направить в жюри и свою разработку. И вот недавно узнал, что она была признана лучшей среди более чем двух десятков фантастических проектов.

— Я представил на конкурс проект многофункционального энергетического модуля, — рассказал сам Леонид. — По существу, он представляет собой буксир с электроракетной энергетической установкой. Его задача — обеспечить эффективность транспортных операций в космосе. Будущее космонавтики связано прежде со снижением стоимости транспортных операций на орбите. На мой взгляд, это некая промежуточная технология между теми конструкциями, которые существуют сейчас, и теми, во многом пока еще фантастическими технологиями, которые были показаны другими участниками конкурса, и может быть доведена до стадии реализации в ближайшие 15–20 лет.

Иными словами, питерский инженер попытался внести свежую струю в решение одной из самых важных проблем нынешнего космического транспорта. Он показал, как можно сделать космические грузоперевозки более дешевыми и эффективными, чем сегодня.

Как известно, в настоящее время грузы на орбиту, в частности для снабжения Международной космической станции (МКС), доставляются беспилотными аппаратами «Прогресс». Более половины их массы приходится на однократные обеспечивающие системы, из-за чего стоимость доставки 1 кг груза на ту же МКС оценивается, по коммерческим расценкам, в 25 тысяч долларов.

«Прогресс» за рейс доставляет около 2,5 т полезного груза. Значит, весь полет обходится примерно 62,5 миллиона долларов. Именно высокая себестоимость полетов и тормозит ныне дальнейшее развертывание работ в космосе.

Как же Леонид Бурылов предлагает удешевить транспортные операции? Орбита МКС находится на высоте около 350 км от Земли, рассуждает он. Ракетоносители сегодня выводят «Прогрессы» лишь на 200-километровую высоту, после чего те дотягивают оставшиеся 150 км высоты с помощью своих собственных двигателей.

Доставив груз по назначению и загрузив свои трюмы мусором, «Прогрессы» затем с помощью тех же двигателей снижаются до плотных слоев атмосферы, где и благополучно сгорают. Но рационально ли использовать грузовик всего на одну поездку?

Леонид предложил использовать наземный опыт транспортировки грузов. Ныне обычно перевозимые товары помещают в контейнеры. Те ставят на прицепы, которые транспортируются с места на место с помощью тягачей. Приехав на место назначения, тягач отцепляет один прицеп, подцепляет другой и может отправляться в обратный путь, не тратя времени на разгрузку-погрузку.

Так почему же не поставить подобные тягачи и в космосе. Пусть тогда ракеты-носители (между прочим, неплохо будет, если и они будут многоразовыми) доставляют на 200-километровую орбиту лишь транспортные контейнеры и возвращаются назад. Дальше контейнеры подцепляет МАТЭМ — многофункциональный автономный транспортно-энергетический модуль. Доставив контейнер к МКС, буксир отстыкуется и направится дальше выполнять другие транспортные операции. Кроме них, по замыслу Бурылова, МАТЭМ сможет удалять из космического пространства болтающийся там мусор, в том числе и отслужившие свое крупногабаритные аппараты. Поможет он также перевести с одной орбиты на другую спутники самого различного назначения, окажет помощь и в случае аварии какого-то космического аппарата, отбуксировав его для ремонта на ту же МКС.

Мотаться буксиру туда-сюда без заправки годами поможет электрореактивная двигательная установка. «Использование ядерных энергетических установок невозможно из-за запрета их эксплуатации на низких орбитах, — рассказывает разработчик. — Вот я и предложил использовать на буксире солнечно-энергетическую станцию (СЭС), которая и будет питать электрореактивные, или, говоря иначе, ионные, двигатели. Запуск и эксплуатация МАТЭК, по моим расчетам, обойдет примерно вдвое дешевле, чем рейс одного „Прогресса“. Так что за 10 лет эксплуатации он может многократно окупить сам себя…»

Впрочем, поскольку запуск космического мусорщика вряд ли стоит ожидать завтра-послезавтра, американцы предлагают для оперативной очистки орбит использовать свою старую технику в новом качестве.

В свое время ими была предложена «мухобойка» для спутников. Трехступенчатая ракета, которая, согласно первоначальному замыслу, несла с собой лист из полимерного материала типа Myla. На орбите он расправлялся и, соударяясь со спутником потенциального противника, должен был выводить тот из строя, но при этом минимизировать количество обломков.

Теперь же подобную «мухобойку» предлагается использовать для того, чтобы «прихлопывать» старые спутники, заставлять их переходить на более низкие орбиты и затем сгорать в атмосфере.