Операция «Феникс»

В минувшую пятницу Международной космической станции угрожала серьезная опасность: рядом с нею пролетел крупный обломок отслужившего свой срок китайского метеоспутника, сбитого в порядке эксперимента китайской же ракетой еще в 2007 году. Тогда к уже летающим десяткам тысяч так называемых «техногенных объектов», а попросту говоря, к рассеянной вокруг Земли груде космического мусора общим весом в пять тысяч тонн прибавилось еще более двух тысяч обломков. И через пять лет один из них, повинуясь законам небесной механики, сблизился с МКС.

Поначалу экипаж станции хотели эвакуировать в пристыкованный к станции корабль «Союз», как это уже делалось по аналогичной причине прошлым летом. (О возможности попадания обломка в корабль в таких случаях предпочитают не задумываться). Однако новые расчеты российских и американских баллистических служб изменили прогноз и показали, что китайский «подарок» пролетит не в 50 метрах, как предполагалось, а в 55 километрах от МКС. Центры управления полетами в Хьюстоне и Москве отменили тревогу и успокоили экипаж.

 

К счастью, люди оказываются в подобных ситуациях не часто. Для МКС это лишь второй случай. Десять лет назад она едва не столкнулась с прибором весом в 15 фунтов, утерянным во время работ в открытом космосе американскими астронавтами. Как известно, пилотируемые объекты на орбитах находятся гораздо реже автоматических спутников. А вот с последними частицы космического мусора уже сталкивались неоднократно. И каждый раз это приводило либо к выходу спутника из строя, либо к полному его разрушению и разрастанию окутывающего Землю «облака» космического хлама.

Примеров таких столкновений немало. Среди них налетевшие друг на друга французский спутник и фрагмент французской же ракеты «Ариан», попадание неизвестного куска «техногенного происхождения» в российский спутник «Экспресс», нежданная встреча американского коммерческого спутника связи и российского военного «Космоса»...

В результате засорённость космоса растет практически  непрерывно, и к настоящему времени, по данным ООН, вокруг Земли обращается уже около 300 тысяч самых разных обломков, отработавших ракетных блоков и отслуживших свой срок космических аппаратов. 

Самым последним из них стала застрявшая в начале ноября на околоземной орбите российская автоматическая межпланетная станция «Фобос-Грунт». Уже через два дня после запуска американская система контроля занесла ее в перечень объектов, составляющих космический мусор.

То, что он давно уже стал огромной проблемой для всего человечества, хорошо известно. Ведь любая его частица представляет опасность не только для МКС, но и для более тысячи действующих и всех будущих спутников. А во сколько каждый из них обходится создавшей его стране - для налогоплательщиков давно уже не тайна. 

Если же засорение околоземных орбит не удастся остановить, это неизбежно приведет к невозможности дальнейшего освоения космоса. Таким образом уборка мусора из окружения нашей планеты приобретает международный, глобальный характер, и естественно, ею озабочены ученые и изобретатели из самых разных уголков земного шара.

Все они разрабатывают самые разные, иногда чрезвычайно остроумные и неожиданные, меры и способы, но до сих пор ни один из них не предполагал очищать космос путем повторного использования космического мусора. 

Кстати, «Википедия» определяет это понятие как «все искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые уже неисправны, не функционируют и никогда более не смогут служить никаким полезным целям». Последняя часть этой дефиниции выделена неспроста, поскольку именно ее пытаются сейчас оспорить специалисты Управления перспективных исследовательских программ Министерства обороны Соединенных Штатов (Defense Advanced Research Projects Agency – DARPA). Это агентство объявило об открытии программы, цель которой - использование в новых космических системах остающихся исправными частей спутников, по тем или иным причинам переставших выполнять возложенные на них задачи. По имени мифической птицы древних египтян, периодически сжигавшей себя и возрождающейся из пепла, программу назвали «Феникс». При рациональном решении проблемы она должна позволить военному ведомству экономить немалые средства и одновременно хотя бы в какой-то мере снизить толчею на орбите.

Объектами новой инициативы Пентагона будут устаревшие и неисправные спутники, остающиеся на геостационарной орбите. Эта орбита высотой 22 тысячи миль, называемая еще геосинхронной, отличается тем, что выведенные на нее космические аппараты обращаются вокруг Земли синхронно с ее вращением вокруг собственной оси и таким образом оказываются неподвижно висящими над выбранной точкой ее поверхности.

Как правило, все геостационарные спутники оснащены раскрывающимися в космосе крупными и достаточно тяжелыми зонтичными антеннами для радиосвязи с Землей. Вот они-то в первую очередь и интересуют руководителей программы.

Специально спроектированный космический робот будет (с разрешения организации-владельца) снимать их с вышедших из строя космических аппаратов и тут же в космосе переставлять на новые небольшие «наноспутники», которые будут сохранять их в течение какого-то времени в качестве запчастей. Впоследствии «Феникс» будет демонтировать с «мертвых» спутников и другие годные приборы, узлы и оборудование, в частности, солнечные батареи и емкости с ракетным топливом, и также отправлять их на хранение.  

«Если эта программа будет успешной, космический мусор превратится для нас в важный космический ресурс», - заявляет директор DARPA Регина Дугэн. 

Насколько важный, показывают цифры. Вывод одного, только одного, фунта полезного груза на геостационарную орбиту стоит от 5 до 15 тысяч долларов. Сейчас на ней в виде различных спутников летает капитал порядка 300 миллиардов долларов. На очень многих из них давно вышли из строя какие-то критичные системы, превратив их, по сути, в бесполезный металлолом. Однако большая часть их оборудования остается работоспособным и вполне пригодным для дальнейшей эксплуатации. И его повторное использование обещает серьезную экономию.

Понятно, что осуществить проект «Феникс» будет не просто. Ведь одним из главных требований к космической технике является высокая надежность. А это означает, что все узлы и приборы на спутниках имеют прочные крепления, и конструкторы не предполагали, что их придется когда-нибудь разбирать. Да еще делать это с помощью дистанционно управляемого робота.

 «Эта работа потребует оборудования для получения четких изображений с больших расстояний, новой робототехники и специальных инструментов, которые могли бы резать или разбирать старые и формировать новые сочленения, » - говорит менеджер программы Дэвид Барнхарт.

В качестве отправной точки для создания всего этого сотрудники DARPA рассматривают уже существующие наземные технологии. В частности, это могут быть элементы сегодняшних телероботов, которые позволяют докторам выполнять хирургические операции на пациентах, находящихся за тысячи миль от их кабинетов, а также продвинутые системы отображения, с помощью которых бурильщики могут рассматривать дно океана на глубине в несколько тысяч футов. Правда, эти устройства придется приспособить для работы в космосе, то есть преодолеть дополнительные трудности, обусловленные невесомостью, высоким вакуумом и радиацией. Потребуется также создать новый класс малых космических аппаратов, которые будут выводиться на геостационарную орбиту вместе с коммерческими спутниками. 

В Министерстве обороны хорошо понимают, что «Феникс» потребует развития новых технологий и обращаются за помощью к ученым и инженерам самых разных специальностей. Чтобы собрать идеи, облегчающие решение поставленных задач, DARPA планирует созвать в следующем месяце двухдневное совещание с широким привлечением всех заинтересованных специалистов.