Бизнес

Яндекс.Метрика

Космическая защита Земли

ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ УГРОЗА ИЗ КОСМОСА

Исследования последних десятилетий показали, что столкновения космических тел с Землей не только происходили на ранней стадии ее формирования, но имеют место и на современном этапе спокойной эволюции Солнечной системы. "Космическими снарядами" являются малые тела Солнечной системы - астероиды и кометы, а также достаточно крупные фрагменты их, точнее, те из них, которые приближаются к Земле на опасные расстояния.

Из большого семейства астероидов потенциальную угрозу столкновений несут астероиды, сближающиеся с Землей (АСЗ). Размеры опасных АСЗ изменяются от десятков метров (с таких размеров тела способны преодолеть атмосферу) до первых десятков километров. По оценкам, число АСЗ размером более 100 м составляет более 100 000 штук, более 500 м - более 10 000 штук, более одного километра около 1000 штук. Из тел размером более одного километра к настоящему времени известно около 60 %. Доля выявленных тел уменьшается пропорционально примерно второй степени их размера. Среди уже открытых АСЗ пока не обнаружено ни одного, столкновение которого с Землей достоверно предсказывалось бы в прогнозируемом будущем. Размеры и распределение кометных ядер известны еще с меньшей определенностью. По оценкам размеры типичных комет составляют около 10 км, однако в отдельных случаях они могут достигать нескольких десятков километров. Принято считать, что доля столкновений с кометами составляют около 10-20 % от полного числа возможных столкновений.

Удары малых космических тел по Земле приводят к катастрофам локального, регионального и глобального характера. Локальные катастрофы, обусловленные телами размером до первых сотен метров, могут приводить к разрушениям на территориях, составляющих десятки тысяч квадратных километров и более. Региональные, обусловленные телами, размером от нескольких сотен метров до километра, - приводят к разрушениям, охватывающим целые страны и части континентов. А глобальные катастрофы, обусловленные телами размером около километра и более, охватив своим воздействием весь земной шар, могут привести к деградации или полной гибели всего человечества. Из естественных катастрофических явлений космические столкновения несут самую страшную угрозу человечеству - его уничтожение.

Принципиальной чертой современного этапа развития цивилизации является то, что она может изменить состояние обреченного ожидания неизбежной опасности и стать на путь активной защиты, основываясь на достижениях ракетной и ядерной техники, расширяя наблюдения и прямые исследования опасных объектов. Для этого необходимо создать систему космической защиты Земли (КЗЗ). Она должна включать средства наблюдений и средства прогнозируемого воздействия на угрожающий объект. Последние в свою очередь должны состоять из средств непосредственного воздействия и средств доставки.

СПОСОБЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОПАСНЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

По длительности времени упреждения - интервала между моментом обнаружения и моментом прогнозируемого столкновения, можно выделить два вида опасности:

  1. опасный объект становится известен с большим временем упреждения (от года до десятилетий),
  2. опасный объект обнаруживается непосредственно при подлете к Земле (примерно за неделю или более перед столкновением).

Имеется корреляция между размером объекта и временем упреждения. Крупные тела могут быть обнаружены с большим временем упреждения (опасности первого вида). Большая часть объектов вероятнее всего будет обнаружена при непосредственном сближении с Землей.

В соответствии с этим выделяются две принципиальные возможности предотвращения столкновений:

  1. "Мягкое" воздействие, при котором осуществляется корректировка орбиты тела, либо существенной части его, для обеспечения пролета мимо Земли.
  2. "Жесткое" воздействие, при котором посредством быстрого ударно-волнового разрушения опасного тела мелкие частицы и фрагменты его с достаточно высокой скоростью уводятся, "выметаются" на безопасные расстояния от Земли.

Для их осуществления необходимо иметь достаточные энергетические ресурсы в окрестности опасного тела и располагать условиями и процессами, которые бы обеспечили необходимое воздействие. Из всех обсуждаемых в настоящее время способов воздействия на малые тела (применение стационарной тяги, сброс вещества в космос, использование солнечного ветра и др.) наиболее реальным является использование взрывных ядерных устройств (ВЯУ). Системы воздействия, использующие ВЯУ, обладают наибольшей плотностью энергии на единицу массы, доставляемой к малому телу.

Взрывное диспергирование малого космического тела как механизм предотвращения столкновения с ним.
Численное моделирование разрушения космического тела ядерным взрывом.

В соответствии с отмеченными схемами воздействия целесообразно использование двух возможностей доставки взрывных устройств на объект. Первая из них, при большом времени упреждения, предполагает "мягкую" посадку с последующим оборудованием места размещения взрывного устройства для обеспечения мягкого характера воздействия.

При малом времени упреждения должна быть использована технология жесткой доставки взрывного устройства. В этом случае нет возможности для согласования скорости доставки со скоростью объекта. Для обеспечения высокой эффективности передачи энергии и импульса телу необходимо осуществление заглубленного взрыва.

В обоих случаях для придания более направленного изменения импульса целесообразно использовать нескольких взрывных устройств.

Более сложной является проблема корректировки орбит кометных тел. Прежде всего потому, что ядра комет, по-видимому, состоят из легких, возможно, пористых веществ, кроме того, они еще менее изучены. Если опасная комета относится к классу короткопериодических, то она может быть подвергнута детальному изучению для оптимизации технологии воздействия. В частности, для корректировки можно планировать либо большую группу маломощных синхронизованных взрывов, либо разрабатывать альтернативную схему, например, использования энергодостаточной системы для организации направленного истечения части вещества с помощью ядерной реактивной установки, применяя в качестве рабочего тела легколетучие компоненты вещества ядра.

Численное моделирование соударения пылевых частиц кометы Галлея с экранами в эксперименте Вега

Проблема корректировки орбиты становится еще сложнее, если угроза столкновения исходит от вновь открытой средне- или долгопериодической кометы при ее первом сближении. Прежде всего, такая комета должна быть открыта с большим временем упреждения, чтобы иметь возможность организовать и послать все экспедиции, необходимые для перехвата. При этом из-за дефицита времени решение о перехвате должно быть принято до получения достоверных данных о столкновении. Набор экспедиций должен быть примерно таким же, как в случае жесткого экстренного перехвата астероида: (1) исследовательская, (2) основной перехват, (3) дублирование перехвата. Однако функциональные возможности каждой из них должны быть шире. В частности, комплекс по перехвату должен иметь средства, которые могут быть лишь частично использованы при воздействии или не использованы вовсе, если тело, в конце концов, окажется не опасным. Важную принципиальную возможность для влияния на орбиту такого тела открывает воздействие на его поверхность. Это может быть осуществлено также с помощью одного или нескольких ядерных взрывов. В результате будет существенно изменен процесс негравитационного воздействия, что в итоге приведет к изменению орбиты тела. Однако эти процессы требуют дальнейших, в том числе и экспериментальных исследований.

ПЕРСПЕКТИВЫ СИСТМЕМ КЗЗ

Столкновения космических тел с Землей неизбежны. По прогнозируемым разрушениям и жертвам, обусловленным такими ударами, они превосходят любые известные катастрофы на планете. Неполнота информации о потенциально опасных астероидах и кометах не позволяет предсказать такие события. Поэтому необходимо, с одной стороны, продолжение и расширение программ наблюдений с целью увеличения числа каталогизированных объектов, а с другой - создание дополнительной системы слежения за возможными телами на экстренной траектории перед ударом. Для обеспечения противодействия необходимо знание макроскопических характеристик и локальных свойств опасных астероидов и кометных ядер. Помимо расширения наземных наблюдений, это потребует осуществления специализированных исследовательских экспедиций. Они могут осуществляться либо в режиме пролета с дистанционными измерениями и посылкой зондов, либо в режиме с посадкой путем размещения оборудования и выполнения программ исследования.

Система КЗЗ может быть разработана на основе современных ракетных и ядерных технологий. Однако создание ее потребует новых технологических и организационных решений, расширенной программы исследований как на Земле так и в космосе, привлечения существенных экономических ресурсов. Такая программа будет служить интересам всего человечества, поэтому ее целесообразно изначально строить на международной основе. Отдельные ее компоненты могут основываться на национальных программах. В частности, учитывая высокий уровень отечественных ракетного и ядерного комплексов, существенная часть разработок может быть сконцентрирована в России. Подчеркнем также, что программа создания КЗЗ может иметь существенную дополнительную отдачу, благодаря развитию технологии использования космических ресурсов. Возможно, что в будущем это дополнение окупит все расходы на создание системы КЗЗ.

Чем раньше международное сообщество приступит к осуществлению программы КЗЗ, тем больше вероятность избежать неоправданные жертвы и разрушения, обусловленные будущими столкновениями. Они были не столь опасны на заре цивилизации, когда слабые огоньки ее разгорались в отдельных местах неплотно заселенной планеты. Они могут принять грандиозные масштабы в современном сильно интегрированном и плотно заселенном мире.

Наиболее активную программу исследований астероидов и комет осуществляют США. Проводится систематический поиск крупных АСЗ с помощью наземных телескопов. Ожидается, что к 2008 г. будет выявлено более 90 % АСЗ размером более одного километра. Проводятся исследования отдельных тел с помощью космических аппаратов. Работы по организации национальной программы исследований начинаются также в Великобритании. В России пока нет правительственной программы аналогичных исследований. Большая часть работ осуществляется в инициативном порядке. В частности, ученые РФЯЦ - ВНИИТФ организовали проведение 3-х международных конференций по Космической защите Земли (1994, 1996 и 2000). Материалы этих конференций можно найти в Интернете. Создан общественный научно-технический фонд "Космический щит". Имеется также международные общественные организации, наиболее известная из них "Space Guard Foundation", которые ведут систематические исследования этой проблемы, занимаются просвещением широкой общественности и правительств отдельных государств. Постепенно расширяется внимание к этим проблемам в ООН.

 

  

© РФЯЦ – ВНИИТФ. Настоящий сайт поддерживается информационной службой РФЯЦ – ВНИИТФ и является официальным источником информации
о ФГУП «РФЯЦ – ВНИИТФ имени академика Е.И. Забабахина».
За недостоверную информацию, представленную на других сайтах, информационная служба ответственности не несет.