ЕНКМ_3 часть

Открыты и наблюдаются околосолнечные кометы, исследованные космическими аппаратами, избранные астероиды (Веста, Таутатис, Итокава, Эрос).

В 1997 г. Национальное Управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) совместно

межпланетный зонд. В 2004 г. он добрался до Сатурна и стал его искусственным спутником. В работе участвовали 17 государств. Спускаемый зонд «Гюйгенс» в декабре 2004 г. отделился от основного аппарата «Кассини» и благополучно сел на поверхность спутника Сатурна – Титана. Зонд «Гюйгенс» смог сфотографировать доступную ему часть поверхности Титана, после чего «замолчал». Основной аппарат продолжает работать до сих пор.

Исследованы ядра некоторых комет: Вильда 2 (81Р/Wilde2), Темпеля 1 (9Р/Темпель1). Вещество кометы Вильда 2 доставлено на Землю. Прямые исследования вещества комет, которые можно назвать хранилищами первичного вещества Солнечной системы, представляют фундаментальный интерес для решения проблемы происхождения и эволюции Солнечной системы.

Начались прямые исследования астероидов и с помощью космических аппаратов. Один из них (астероид Итокава) был изучен КА Хаябуса Японского космического агентства. В сентябре 2005 г. он вышел на орбиту астероида Итокава и осуществил запуск спускаемого зонда с целью сбора образцов грунта. После нескольких неудачных попыток задача была выполнена, и образцы грунта были

11

доставлены на Землю. До этого эксперимента земные лаборатории располагали только пробами лунного грунта, а вещество с других планет или малых тел Солнечной системы оказывалось на Земле только в виде метеоритов.

Рис. 1.3: Астероид Итокава. Фотография с КА Хаябуса (Muses-C).

1.1.3. Космические угрозы ХХI века

Огромное количество новых наблюдательных фактов, появившихся как при исследовании космического пространства, так и полученных из современных наземных наблюдений, привело к научному осознанию и пониманию реальности астероидно-кометной опасности для Земли и даже для существования самой человеческой цивилизации. В реальности угрозы столкновения Земли с космическими телами астероидной или кометной природы международное научное сообщество уже не сомневается.

Однако, как это часто бывает, технический прогресс порождает «свои» проблемы. За 50 лет космической деятельности были получены немыслимые ранее новые знания об окружающем нас мире. Космос всегда казался безграничным, бесконечным. Но за те же 50 лет ОКП оказалось перенасыщенным отходами космической

12

индустрии, так называемым космическим мусором. Понимание этой проблемы пришло на 10-20 лет раньше понимания астероиднокометной опасности.

Сейчас мы говорим о двух типах космических угроз ХХI в.: астероидно-кометной опасности (АКО) и космическом мусоре (КМ), уже создающем опасность для продолжения космической деятельности человечества.

1.1.3.1. Астероидно-кометная опасность

История открытия первых астероидов начинается с 1 янв. 1802 г., когда было обнаружено первое малое небесное тело, получившее имя римской богини плодородия Цереры. Открыта Церера была в поясе между орбитами Марса и Юпитера – поясе, который привлекал внимание астрономов, начиная с ХV в. (со времен И. Кеплера), непропорционально большим расстоянием по сравнению с расстояниями между орбитами других известных в то время планет.

Вдальнейшем там же были открыты Паллада, Юнона, Веста и множество других новых небесных тел, названных малыми планетами. Область пространства в интервале от 2.06 а.е. до 3.5 а.е. получила название Главного пояса астероидов. По орбитальным характеристикам, размерам, физико-химическим свойствам и структуре популяция малых планет оказалась очень многочисленной

иразнообразной.

В1932 г. был открыт первый и не совсем обычный астероид, названный Амуром. Этот астероид не находится в пределах Главного

13

пояса, в перигелии он подходит к Солнцу на расстояние всего лишь 1.08 а.е., и поэтому почти касается внешней стороны орбиты Земли.

Почти сразу же был открыт астероид, орбита которого пересекает и земную, и венерианскую орбиты, и в перигелии отстоит от Солнца всего на 0.65 а.е. Этот астероид получил название Аполлон.

Амур и Аполлон оказались первыми представителями целых семейств астероидов (т.е. групп астероидов с близкими элементами орбит), которые попадают во внутренние области Солнечной системы. Этот особый класс астероидов был назван астероидами, сближающимися с Землей (АСЗ). Или околоземными астероидами.

Еще одно семейство околоземных астероидов, у которых длина большой полуоси меньше одной астрономической единицы, было названо в честь бога Атона.

Орбиты АСЗ очень разнообразны.

Табл. 1.1: Статистические характеристики АСЗ.

14

На ноябрь 2011 г. открыто более 8 000 АСЗ. Примерно пятую часть всех АСЗ составляют так называемые потенциально опасные астероиды. Именно они требуют особенно пристального отслеживания изменения орбит и тщательных теоретических расчетов, позволяющих прогнозировать их поведение в будущем.

На поверхности Земли, на дне океанов и морей насчитывается около 200 кратеров ударного происхождения размером от нескольких сотен метров до 200 км в поперечнике (см. рис. 1.5). Такие кратеры, появившиеся в результате столкновения Земли с космическими телами размерами от нескольких метров до километров, продолжают обнаруживать в труднодоступных районах Земли (тундра, пустыня, сельва, моря и океаны) и по сей день. Большинство небольших кратеров могли уже исчезнуть в результате эрозийных, ветровых и других стирающих следы процессов.

15

Рис. 1.4: Количество астероидов с диаметром больше 1 км среди всех АСЗ.

Рис. 1.5: Известные импактные структуры Земли [карта Google].

О непрекращающемся темпе ударной бомбардировки поверхности Луны, планет и их спутников свидетельствуют подсчеты числа кратеров различных диаметров и возрастов на обследованных участках поверхности этих тел.

16

В настоящее время достаточно хорошо изучено происхождение тел, сближающихся с Землей, распределение их орбит в околосолнечном пространстве, частота столкновения с Землей тел различных размеров и энергии. Однако пути миграции малых тел в Солнечной системе и источники пополнения популяции околоземных астероидов требуют дальнейших исследований.

1.1.3.2. Космический мусор

Вторая космическая угроза – огромное количество техногенного космического мусора, скопившегося в околоземном космическом пространстве. Космический мусор – это следствие более чем 5 000 запусков и около 250 орбитальных разрушений запущенных космических аппаратов. Парадокс состоит в том, что чем больше запускается в космос аппаратов, тем менее пригодным становится околоземное космическое пространство для использования.

Первый же искусственный спутник Земли, выработав свой энергетический ресурс, превратился в объект космического мусора. 2011 г. был отмечен не только как год 50-летия полета человека в космос, но и как 50-летний юбилей первого разрушения космического аппарата на орбите. В июне 1961 г. ракетоноситель США Ablestar вывел на орбиту один из первых навигационных спутников Транзит 4А и еще 2 малых научных аппарата на орбиту 800-1 000 км. Транзит 4А был оснащен ядерным реактором – радиоизотропным термоэлектрическим генератором. Миссия Ablestar прошла успешно, все спутники отделились. Но на 77 мин ракета взорвалась (взорвался

17

топливный бак), образовав облако обломков на высотах до 2 000 км. Поскольку пуск отслеживался всеми имеющимися оптическими и радиолокационными средствами, взрыв был четко зафиксирован. Было идентифицировано более 100 фрагментов размером более 10 см. 60% этих фрагментов до сих пор находятся на орбитах.

Рис. 1.6: Траектории и наблюдение фрагментов Ablestar 29 июня 1961 г. (слева). Распределение фрагментов Ablestar в 2011 г. (справа).

К категории КМ относятся переставшие функционировать КА различного назначения, отработавшие верхние ступени ракетносителей и разгонные блоки, фрагменты, появившиеся в результате разрушения объектов ракетно-космической техники.

Популяция обломков КМ насчитывает около 20 000 каталогизированных объектов размерами более 10 см (т.е. наблюдаемых и отслеживаемых) и несколько сотен тысяч некаталогизированных объектов размерами от 1 до 10 см. Все они представляют реальную угрозу для функционирующих космических аппаратов.

18

Первое столкновение КМ с крупным объектом было зафиксировано в июне 1996 г. Французский спутник Cerise столкнулся с металлическим предметом, оказавшимся уцелевшим обломком французской ракеты Arian, запущенной десятью годами раньше. От удара спутник погиб. В феврале 2009 г. на высоте 790 км над Сибирью (72.51 N/97.88 E) столкнулись два спутника: уже нефункционирующий «Космос-2251» весом 892 кг и действующий американский спутник «Иридиум-33» весом 661 кг. Столкнулись на скоростях около 11.6 км/с. Оба спутника погибли, образовалось облако из 500 фрагментов, доступных наблюдениям с Земли (т.е. имеющие размеры более 10 см).

При существующей в настоящее время обстановке в ОКП вероятность подобных событий будет неуклонно возрастать. Периодически регистрируются сближения Международной космической станции (МКС) с наблюдаемыми объектами КМ. В марте 2009 г. из-за позднего обнаружения фрагментов мусора был невозможен маневр уклонения, поэтому экипаж станции был на несколько минут переведен в спасательный модуль. Всего же за время полета МКС (по состоянию на 1 ноября 2011 г.) было выполнено 12 маневров уклонения от объектов КМ, при этом 5 из них за последние 3 года.

Наиболее засорены интенсивно эксплуатируемые области ОКП: область высот МКС, солнечно-синхронные, геостационарные, а также орбиты спутников связи (типа «Молния») и навигационных КА.

19

Рис. 1.7: Общая характеристика техногенной обстановки в ОКП.

Фрагменты КМ, образующиеся на высотах менее 400 км, живут всего несколько лет, т.к. за счет естественного торможения атмосферой происходит процесс самоочищения: часть фрагментов сгорает в атмосфере, наиболее крупные фрагменты выпадают на Землю. Нижние ступени ракет-носителей зачастую падают почти целиком.

Случались (и не раз) неуправляемые сходы с орбиты КА и конструкций большой массы (свыше 2 000-3 000 кг). Такие объекты достигают Земли, обладая большой кинетической энергией. Скорость падающего фрагмента – десятки тысяч километров в час (~ 30 000 км/час). Примеров достаточно много. Вот некоторые из них. В 1976 г. советский спутник «Космос-594» упал на севере Канады. В 1979 г. обломки американской космической станции Skylab (общим весом 74 т) рухнули на Австралию. В 1991 г. орбитальный комплекс Салют 7/Космос 1686 (весом около 40 т) упал на Аргентину и Чили.

20