background image
четверг
k
36, 27 марта 2014 г.
ПОИСКИ, НАХОДКИ, РАЗМЫШЛЕНИЯ, ИЗОБРЕТЕНИЯ
Через тернии к звздам!
В ы п у с к 95
Редактор выпуска Н.Я. ДОРОЖКИН, научный обозреватель Калининградской правды
Город науки
7
7
7
7
7
gorodnauki@yandex.ru
Сергей Степанович, как известно, существо
вание космического мусора чревато опасными
столкновениями с космическими аппаратами.
Можно для наглядности привести некоторые чис
ленные характеристики частиц КМ?
Напомню, что космический мусор это все
искусственные объекты, включая их фрагменты и
элементы, которые не выполняют заданных целе
вых функций и находятся на околоземных орби
тах или направлены в плотные слои атмосферы
Земли. В настоящее время в районе низких около
земных орбит (НОО), то есть орбит высотой до
2000 км, находится, по разным оценкам, до 600
тысяч техногенных объектов общей массой до 6
тысяч тонн. Большинство этих объектов находит
ся на орбитах с высоким наклонением, плоскости
которых пересекаются, поэтому средняя относи
тельная скорость их взаимного пролта составля
ет около 10 км/с, то есть в 10 раз выше скорости
пули из боевой винтовки. А если масса этой час
тицы составляет не 9 граммов, а на порядки боль
ше? Любой школьник может подсчитать величи
ну е кинетической энергии Е = mV
2
/2 и убедиться,
что столкновение любого из этих объектов с дей
ствующим космическим аппаратом может повре
дить его или даже вывести из строя. Примером
может служить первый случай столкновения ис
кусственных спутников Космос 2251 и Iridium 33,
произошедший пять лет назад. В результате оба
спутника полностью разрушились и вместо них на
орбите образовалось около 2000 обломков раз
мером не менее 10 см каждый.
Когда пытаешься представить себе реаль
ную картину околоземного пространства, возни
кает ассоциация космического мусора с поясом
астероидов вокруг Солнца. Как защитить дей
ствующие космические аппараты (КА) от столк
новений с этими околоземными астероидами
искусственного происхождения?
В ближнем космосе есть две защищаемые
области А и В. Первая, или А, это
низкоорбитальная сферическая область (НСО),
включающая в себя высоты начиная от поверхно
сти Земли до высоты 2000 км. Вторая, или В,
область в окрестности геостационарной орбиты
(ГСО). Она представляет собой сегмент сфери
ческой оболочки в границах 35 58635 986 км от
поверхности Земли и 15 градусов по обе сторо
ны широты самой орбиты. Иначе говоря, это коль
цо вокруг Земли толщиной в 400 км и шири
ной в 30 градусов. Напомню, что ГСО это
околоземная орбита с нулевыми наклонением и
эксцентриситетом, для которой период обраще
ния равен суточному периоду вращения Земли.
Есть ещ и геостационарные переходные орбиты
(ГПО), которые используются или могут быть ис
пользованы для перехода космической системы
из области низких орбит в область вблизи ГСО. В
настоящее время на ГСО зарегистрировано около
900 космических объектов, из них более 300
функционирующие космические аппараты. Кро
ме того, ожидается запуск ещ нескольких десят
ков КА. Для обеспечения гарантии их безопасного
и непрерывного использования в будущем эти
области должны быть защищены и от образова
ния космического мусора. И любая деятельность
человека в космосе должна проводиться с учтом
уникальности этих областей космического про
странства. Особенно важно предупреждение об
разования космического мусора в области ГСО.
А когда вообще возникла тема космического
мусора?
Впервые космический мусор упоминается в
1963 году в докладе сотрудника Военно морской
исследовательской лаборатории Министерства
обороны США Эрнста Петеркина. На основании
анализа предшествующих запусков космических
аппаратов он пришл к выводу о том, что в период
до 1980 года количество крупных космических
объектов будет ежегодно увеличиваться на 318.
Затем в октябре 1979 года в Космическом центре
имени Джонсона (США) по инициативе НАСА было
создано первое специализированное подразде
ление для проведения исследований по тематике
КМ, а в июле 1982 года там же состоялась первая
международная конференция, посвящнная те
матике космического мусора. В работе конферен
ции приняли участие представители более 40 раз
личных организаций из США, Европы и Японии.
Международное сообщество признало нарастаю
щую опасность КМ и настоятельную необходи
мость мер по предупреждению его образования.
В этой деятельности участвуют и предприя
тия нашего города?
Разумеется. Именно в нашем городе, на базе
ЦНИИ машиностроения, в октябре 1993 года на
совместном заседании полномочных представите
лей НАСА, Европейского космического агентства,
Японии и Российского космического агентства был
образован Межагентский координационный коми
тет по космическому мусору (МККМ). Основная
цель этой организации состоит в обеспечении вза
имного обмена информацией между агентствами
членами МККМ относительно их деятельности
по проблемам космического мусора, расширении
возможностей сотрудничества, разработке мер по
снижению техногенной засорнности околоземно
го космического пространства.
В настоящее время Межагентский координаци
онный комитет по космическому мусору, в кото
рый входит 12 ведущих космических агентств, яв
ляется авторитетным международным техничес
ким экспертом, который тщательно исследует по
следствия любых сценариев космической деятель
ности и формирует свои рекомендации по предуп
реждению образования КМ на основе консенсуса
между специалистами различных государств.
В 2002 году был разработан и принят основной
документ Межагентского координационного ко
митета по космическому мусору Руководя
щие принципы МККМ по предупреждению обра
зования космического мусора. Документ осно
ван на лучшей практике различных участников
космической деятельности по ограничению КМ и
охватывает основные направления работ: ограни
чение космического мусора, образующегося при
штатном функционировании; минимизация воз
можности орбитальных разрушений; увод косми
ческих систем с рабочих орбит после завершения
целевого функционирования; предотвращение
орбитальных столкновений.
Принципы понятны. А есть какие то более
конкретные рекомендации?
Конечно, в этих Руководящих принципах
изложены соответствующие рекомендации, ко
торые предназначены для использования при
планировании космических полтов, а также на
этапах проектирования и эксплуатации космичес
ких аппаратов и орбитальных ступеней.
Основные из этих рекомендаций сводятся к
следующему.
Во первых, для предотвращения образования
КМ требуется конструировать космические аппа
раты и орбитальные ступени таким образом, чтобы
исключить отделение механических объектов при
любых штатных режимах функционирования КА.
Во вторых, для предупреждения разрушений
на орбите рекомендуется проводить: дожигание
или дренаж остатков топлива и других жидкостей
для предотвращения случайных разрушений
вследствие протекания химических реакций; раз
рядку аккумуляторов и размыкание зарядных
линий в конце работы; стравливание газов из
баллонов высокого давления до уровня, гаранти
рующего отсутствие возможности любых взры
вов и разрушений; остановку маховиков и гиро
скопов.
В третьих, введено требование увода отрабо
тавших КА с геостационарной орбиты на орбиту,
которая расположена выше ГСО не менее чем на
250 км.
Что касается отработавших орбитальных
средств, которые находятся в низкоорбитальной
области, в соответствии с Руководящими прин
ципами МККМ, все они должны быть уведены
со своих орбит (предпочтительным является увод
в плотные слои атмосферы) или переведены на
орбиты с укороченным временем существования.
Исследования МККМ показали, что обоснован
ным и приемлемым ограничением орбитального
существования является срок 25 лет.
Какова судьба Руководящих принципов
МККМ?
Предполагалось, что они будут представле
ны и одобрены на сессии Научно технического
подкомитета (НТПК) Комитета ООН по космосу,
затем это решение будет утверждено Генераль
ной Ассамблеей ООН, и Руководящие принципы
МККМ приобретут статус обязательного к ис
полнению международного правового докумен
та.
Однако потребовалось три года напряжнной
работы на международном уровне, прежде чем в
2007 году на 44 й сессии НТПК документ Руково
дящие принципы Комитета ООН по космосу по
предупреждению образования космического му
сора был одобрен на 52 й сессии Комитета ООН
по космосу и далее на 62 й сессии Генеральной
Ассамблеи ООН. Принятие этого документа имело
большое значение, поскольку он представляет
собой декларацию о намерениях всех государств
участников космической деятельности всемер
но способствовать на национальном уровне ре
шению проблем предупреждения образования
космического мусора.
Данный документ рекомендует государствам
членам ООН и международным организациям
добровольно применять через свои национальные
и иные механизмы меры по ограничению косми
ческого мусора. Руководящие принципы реко
мендуется применять при проектировании и в
процессе эксплуатации вновь разрабатываемых
космических аппаратов и орбитальных ступеней,
а также, если это возможно, при эксплуатации
уже существующих аппаратов и ступеней. Данные
принципы не являются юридически обязательны
ми согласно международному праву. Кроме того,
признатся, что исключения из осуществления
отдельных руководящих принципов или их эле
ментов могут быть обоснованы, например, в соот
ветствии с положениями договоров и принципов
Организации Объединнных Наций, касающихся
космического пространства.
Дело в том, что НТПК ООН чуть ли не един
ственная структура ООН, где решения принима
ются методом консенсуса. В этом, с одной сторо
ны, заложен глубокий смысл: ведь большинство
государств не ведт такой космической деятель
ности, как, например, Россия или США, поэтому
они могли бы (если бы работало правило боль
шинства) принимать юридически обязательные
решения, которые ложились бы тяжким бреме
нем на основные космические державы. С другой
стороны, принцип консенсуса приводит к тому,
что очень затягивается принятие какого либо кон
кретного решения, в результате чего в итоговых
документах появляются такие формулировки, как
Было высказано мнение (это когда что то зая
вила только одна делегация) или Некоторые де
легации высказали мнение. В случае если никто
не высказал возражения по какому то тезису,
применяется формулировка Подкомитет согла
сился с тем, что.
Какие работы ведутся в нашей стране?
В Российской Федерации проводится посто
янная работа по созданию нормативно техничес
ких документов, определяющих требования по
снижению техногенного засорения околоземного
космического пространства.
С 2009 года в России введн в действие Наци
ональный стандарт ГОСТ Р 52925 2008 Изделия
космической техники. Общие требования к кос
мическим средствам по ограничению техноген
ного засорения околоземного космического про
странства. Данный стандарт разработан ФГУП
ЦНИИмаш совместно с организациями ракетно
космической промышленности, Российской ака
демией наук, Минобороны России и других ве
домств. Он определяет механизм реализации в
Российской Федерации Руководящих принци
пов Комитета ООН по космосу по предупрежде
нию образования космического мусора.
Стандарт устанавливает общие требования к
космическим средствам по ограничению техно
генного засорения околоземного космического
пространства. Требования стандарта распростра
няются на вновь создаваемые и модернизируе
мые космические средства научного, социально
экономического, коммерческого и специального
(военного) назначения. Требования стандарта
должны применяться на всех этапах жизненного
цикла космических средств: разработки тактико
технического задания (технического задания),
проектирования, изготовления, ввода в эксплуа
тацию, эксплуатации и утилизации.
В соответствии с принятыми международными
документами, в стандарте определены следую
щие основные меры по ограничению техногенно
го засорения космоса: предотвращение образо
вания космического мусора в процессе штатных
операций космических средств; предотвращение
возможных разрушений космических средств, в
том числе вследствие их взрыва; увод с рабочих
орбит космических средств после окончания их
активного функционирования; предупреждение
столкновений космических средств на орбите;
сокращение сроков баллистического существо
вания космических средств после окончания их
активного функционирования.
Требования российского стандарта гармонизи
рованы с Руководящими принципами МККМ
и Руководящими принципами Комитета ООН по
предупреждению образования космического му
сора.
Проведнные исследования показывают, что
если даже все участники космической деятельно
сти будут следовать всем требованиям, направ
ленным на предотвращение образования косми
ческого мусора, его общее количество вс равно
будет увеличиваться. Эффективного ограниче
ния роста КМ невозможно добиться без принуди
тельного удаления крупногабаритных фрагмен
тов мусора из зоны рабочих орбит функциониру
ющих КА с использованием перспективных
средств орбитального обслуживания. Расчтные
оценки возможного влияния удаления КМ на тех
ногенное засорение ОКП показывают, что увод из
области геостационарной орбиты 150 нефункци
онирующих КА снизит вероятность столкновения
объектов в этой области примерно в пять раз. В
низкоорбитальной области (с высотой орбиты до
2000 км) увод 56 крупногабаритных объектов
ежегодно приведт к снижению прогнозируемых
катастрофических столкновений в полтора раза.
Что касается возможных проектов активного
удаления космического мусора, это тема отдель
ного разговора.
Беседовал Николай ДОРОЖКИН
Можно ли избавиться от космического мусора?
В последнее время вс более широкий интерес не только у специали
стов, но и у широких слов населения вызывают вопросы, связанные
с космическим мусором (КМ). На некоторые из вопросов, интересую
щих наших читателей, отвечает
С.С. ЛОГИНОВ кандидат техниче
ских наук, действительный член Российской академии космонавтики
им. К.Э. Циолковского.
С. Логинов с представителем Индии Х. Вирде. Дармштадт, Германия, 2013 г.