Астероидная тематика, никогда не занимавшая в астрономии центрального положения, вдруг вышла в России на первый план. Разработкой систем защиты Земли от астероидной опасности сегодня занимается в стране около десятка ученых групп, причем далеко не любительских.
За Уралом еще в 1994 году был создан фонд "Космический щит Земли", в который вошли ученые из ядерного центра Снежинска (Челябинск-70) и ракетного центра города Миасс. Позже у "Космического щита" появились филиалы в Новосибирске и подмосковном Королеве. В работе фонда приняли участие ученые с мировыми именами: академики Михаил Лаврентьев, Анатолий Алексеев, Владимир Титов, Георгий Мигиренко и другие.
В 2003 г. в России был сформирован "Центр планетарной защиты", объединивший лучшие силы оборонно-промышленного комплекса, прежде всего аэрокосмической отрасли, и науки - академической и отраслевой.
Реальность угрозы из космоса и необходимость принятия срочных мер по ее предотвращению не вызывает сомнений у специалистов. Хотя, казалось бы, к сенсационным сообщениям о приближающихся к Земле астероидах все давно уже привыкли и перестали обращать на них внимания. Одна из причин этого - разброс в оценках надвигающейся опасности.
Тем не менее при попадании даже небольшого по размерам пришельца из космоса, например, в плотину гидроэлектростанции или, еще хуже, - атомную электростанцию или хранилище радиоактивных отходов, как бы ни мала была такая вероятность - масштабы катастрофы трудно преувеличить. Поэтом астероидная проблема требует нового осмысливания.
Надо сказать, что Земле с "небесными камнями", все-таки, в какой-то степени, повезло. Поверхности ближайших ее соседей - Луны, Марса, Меркурия буквально испещрены кратерами. Плотная земная атмосфера, могучий защитник Юпитер, принимающий на себя большую часть самых тяжелых ударов, некоторые другие факторы привели к тому, что Земля и стала единственной обитаемой планетой в Солнечной системе. Но гарантии полной безопасности нет: Тунгусский, Сихотэ-Алиньский метеориты и еще более массивные небесные тела с Землей сталкивались и следы на ней оставили.
Диаметр достаточно "свежего" кратера - образовался всего 50000 лет назад на территории Аризоны, в США - около полутора километров. В канадском Квебеке - два кратера от, видимо, расколовшегося в воздухе метеорита: один 32, а другой - 22 км в поперечнике. В Африке в пустыне Сахара можно увидеть след удара метеорита - кратер диаметром 17 км.
В целом же не поддается подсчету сколько раз на протяжении земной истории крупные обломки астероидов проходили так близко от Земли, что только сотые доли градуса траектории пришельца спасали ее от неминуемого столкновения.
На вопрос - могут ли более или менее крупные астероиды столкнуться с Землей?" - астрономы дают однозначный ответ: да! И не просто "могут", а столкновение практически неизбежно.
Пример, одного из самых грандиозных ударов, нанесенных Земле предположительно 65 миллионов лет назад - 170-километровый кратер на полуострове Юкатан, образовавший Мексиканский залив. Случись такое "попадание" сегодня, оно привело бы к уничтожению земной цивилизации и разрушению почти всех биологических связей. Даже если дело и не дойдет до глобальной катастрофы (так называемой ядерной Зимы), изменение среднегодовой температуры уже на 1-2 градуса будет иметь необратимые последствия.
Причем, если раньше считалось, что падения на Землю обломков типа, например, Тунгусского метеорита происходят раз в 700-900 лет, то теперь наиболее радикальные астрономы утверждают, что подобные события могут случаться значительно чаще, едва ли не каждые 90-100 лет. Объясняют это тем, что Земля попала в некий шлейф из крупных небесных тел: за последнее десятилетие было открыто больше астероидов, чем за предшествующие два столетия.
В то же время предсказать своевременно "наезд" на Землю всех опасных по размерам астероидов пока практически невозможно. Так в июне 2002 года был обнаружен астероид уже спустя несколько дней после его максимального приближения к нашей планете. На этот раз он промахнулся. Вывод из всего этого делается однозначный: меры следует принимать решительные и незамедлительно.
С точки зрения ученых самый разумный путь разрешения астероидной проблемы - строгий учет и контроль всех летающих в космосе и представляющих опасность для Земли объектов. Но обнаружить астероид мало: как его найдут, так и потеряют. За ним нужно следить. Для этого потребуется три-четыре 4-5 метровых телескопов в каждом полушарии, за которыми были бы закреплены свои участки пространства. С их помощью можно будет закаталогизировать астероиды размером более одного километра. Сегодня над созданием такого каталога работают уже многие астрономические обсерватории, в том числе России.
Телескопы, установленные на борту космических аппаратов, с диаметром зеркала 20-30 см смогут наблюдать за астероидами в 50-100 м в поперечнике на удалении в несколько миллионов километров. Относительно небольшие размеры оптико-электронных средств обнаружения позволяют устанавливать их не только на специальных космических аппаратах, но и в качестве попутных нагрузок на космических аппаратах, предназначенных для других целей. В частности, на российских спутниках "Око" Системы предупреждения о ракетном попадании, а также на межпланетных станциях, направляемых в различные области Солнечной системы.
Основная задача наблюдений с их помощью - как можно полнее выявить и изучить движение всех, даже самых малых астероидов, способных причинить вред Земле.
Ученые утверждают, что после составления хотя бы на 90 процентов каталога таких астероидов и при постоянной работе наблюдателей станет возможным предупреждать человечество об угрозе столкновения за 80-100 лет. А что дальше?
Пока что на тему борьбы с обломками небесных тел можно только фантазировать, более менее приближаясь к реальности. Самое первое, что приходит в голову, - "шарахнуть" по астероиду атомной бомбой. Специалисты российского "Центра планетарной защиты" полагают, что именно методам "активной защиты" должно быть отдано предпочтение. Разработанный ими проект "Цитадель" предусматривает кроме наземно-космической службы обнаружения опасных небесных объектов создание космической службы ближнего перехвата (для тел, которые будут обнаружены за несколько суток или недель до столкновения с Землей) и космической службы дальнего перехвата (для тех объектов, падение которых можно будет спрогнозировать за многие месяцы и годы).
В составе оперативной службы перехвата на постоянном дежурстве должны будут находиться несколько ракет-носителей с космическими аппаратами "разведчиками" и "перехватчиками". При обнаружении опасного небесного тела к нему направляются два "разведчика", а за ними, с некоторой задержкой, два "перехватчика". "Разведчики проходят вблизи объекта, уточняют его траекторию, форму, размер, массу и т.п. Полученные данные передаются на "перехватчики" с ядерными боезарядами на борту. При подрыве этих зарядов опасный объект будет или разрушен, или отклонен с траекторией сближения с Землей.
Система "Цитадель" может быть создана уже в ближайшие 5-7 лет на базе существующей техники.
Средства оперативного перехвата должны удовлетворять весьма жестким требованиям. Сегодня этим требованиям вполне соответствуют созданные на базе межконтинентальных баллистических ракет "Сатана" ракеты-носители "Днепр", готовность к пуску которых исчисляется минутами. Другая ракета-носитель "Зенит" при довольно большой грузоподъемности может быть запущена уже через полтора часа после ее установки на стартовой стол. Такими возможностями не располагает никакой другой ракетно-космический комплекс в мире.
Базовыми космическими аппаратами для "разведчиков" и "перехватчиков" могут стать разработанные в российском Научно-производственном объединении (НПО) им. С.Лавочкина аппараты типа "Фобос" ("Марс-96") и перелетный модуль "Фобос - грунт".
Перехват опасных объектов будет в значительной степени сходен с задачами проекта "Вега", - полет к комете Галлея - осуществленного еще в середине 80-х годов.
На первых парах средства перехвата будут базироваться на Земле. В будущем для оперативности можно будет разместить их в космосе в том числе на гелиоцентрических орбитах, достигающих пояса астероидов.
При запуске "перехватчика" с помощью ракеты-носителя "Зенит" массадоставляемого к астероиду ядерного устройства может составить около 1,5 т, а мощность - не менее 1,5 мегатонн, что позволит разрушить каменный астероид диаметром в несколько сотен метров.
На каком расстоянии от Земли будет происходит перехват?
Математическое моделирование позволяет установить предел, ближе которого уже будет опасно применять ядерную боеголовку из-за возможных опасных последствий воздействия взрыва на саму Землю. Если принять за основу, что угрожающее Земле тело будет двигаться со средней скоростью 25 км/сек, расстояние до Земли в момент взрыва не должно быть меньше 464 тыс. км.
Округленно - около полумиллиона. Предел наших возможностей (в смысле расстояния) нанесения ядерного удара на сегодня составляет около 5 млн. км.
Тем не менее средства перехвата должны будут выполнять задачи не столько разрушения сколько отклонения космических объектов с опасной траектории. Для этого достаточно изменить его скорость на несколько сантиметров в секунду. Поэтому могут применяться не только ядерные, но другие средства воздействия.
Так, в 1993 году российский геофизик И.Немчинов и американский астроном Х.Мелош предложили превратить астероид в … ракету. Для этого навстречу ему отправляется автоматический космический аппарат, снабженный "солнечным парусом", то есть огромным отражающим свет экраном из тонкой пленки.
Космический аппарат пристраивается к астероиду, а затем с помощью солнечного паруса, имеющего форму вогнутого зеркала, свет Солнца фокусируется на небольшом участке поверхности астероида. Нагретое вещество испаряется и, поскольку сила притяжения астероида очень мала, покидает его поверхность с большой скоростью. Возникает реактивная тяга, которая отклоняет траекторию полета астероида.
Еще один способ - прикрепить ракетные двигатели на поверхности самого астероида и задействовать их в нужный момент.
Эффективный метод, позволяющий бесконтактным способом увести астероид от столкновения с Землей предложен новосибирским ученым профессором Ю.Ведерниковым. Свой способ он назвал "гравитационным арканом". Около 10% астероидов имеют природные спутники. Так почему бы не снабдить угрожающие Земле астероиды, еще и искусственными спутниками, которые выстроятся в цепочку - вроде "парада планет" - и, изменив центр масс небесного тела, "уведут" его в сторону. Для того, чтобы изменить траекторию астероида, поперечником 2 километра, понадобится десять спутников.
Если значительный по величине астероид не удастся сдвинуть с орбиты, можно попробывать вызвать его столкновение с другим небесным телом меньших размеров. Подобные процессы происходят с астероидами постоянно, из-за чего их орбиты часто меняются.
Но все это годится лишь для хорошо изученных астероидов, о возможном столкновении с которыми известно заранее, как минимум за несколько лет. Основную же опасность представляют еще не открытые астероиды и, так называемые долгопериодические кометы, орбиты которых вообще неизвестны и которые сближаются с Землей один раз в тысячи и более лет.
Кроме того орбиты уже известных астероидов, сближающихся с Землей, со временем плавно меняются. Возможны и резкие изменения, вызванные гравитационным возмущениями со стороны больших планет, прежде всего Юпитера. Подобный случай имел место летом прошлого года, когда был открыт астероид 2002 NТ7. Анализ его орбиты показал, что он может столкнуться с Землей 1 февраля 2019 года. Но в ходе дальнейших наблюдений выяснилось, что его орбита изменилась и в феврале 2019 года астероид пролетит мимо, хотя и на близком расстоянии от нашей планеты.
Двухкилометровая глыба 2002 NТ7 по-прежнему остается одним из самых опасных для Земли небесных тел. Сейчас астрономы выясняют вероятность столкновения с ним в 2060 году.
Создание специальной службы перехвата астероидов и поддержание ее в постоянной готовности - достаточно дорогостоящее мероприятие. Поэтому целесообразно отрабатывать ее отдельные в том числе и основные элементы в ходе реализации текущих космических программ. Это позволит уже на первом этапе еще до завершения ее создания в случае реальной угрозы столкновения с Землей крупного небесного тела, в кратчайшие сроки привлечь все необходимые средства для ликвидации такой угрозы.
В настоящее время с целью осуществления практических шагов в этом направлении НПО им. Лавочкина разработан демонстрационный проект "Космический патруль" для отработки комплексов, методов и средств Системы защиты Земли, изучения малых небесных тел, сближающихся с нашей планетой, и при необходимости их разрушения или отклонения с траектории полета.
В рамках этого проекта для решения навигационных (лоцманских) задач создается малый космический аппарат массой 200-300 кг. Запуск этих аппаратов предполагается осуществлять снимаемыми с вооружения или с боевого дежурства межконтинентальными баллистическими ракетами после их незначительной модернизации (типа "Стрела" и "Рокот").
Ю.Зайцев
Действительный академический советник Академи
Инженерных наук РФ
