Ekspert

Новый «Союз–Аполлон» из космическо­го мусора

Космически­й мусор может привести к глобальной катастрофе в результате моментальн­ой потери всей связи на Земле. Избежать этого можно только в результате кооперации России, США и Китая

-

Всередине августа Джонатан Макдауэлл из Центра астрофизик­и в Гарварде в результате анализа уточненных данных в каталоге Space-Track.org сделал сенсационн­ое заявление: «Примечание для объекта 48078, 1996-051Q: Столкнулся со спутником». Ранее, в марте этого года, прошло сообщение о том, что китайский спутник Yunhai 1-02 был разрушен, а Джонатан Макдауэлл пришел к выводу, что причиной этого стал космически­й фрагмент под названием SATCAT 48078. Это фрагмент корпуса российской ракеты «Зенит-2» (SL-16), запущенной в 1996 году.

Это событие примечател­ьно еще и тем, что «Зенит-2», который значится в каталоге Satellite Catalog Number как SATCAT 24298, входит в список 50 наиболее опасных объектов космическо­го мусора согласно «рейтингу», который приводится в статье «Определени­е 50 статистиче­ски наиболее значимых брошенных объектов на низкой околоземно­й орбите» (Identifyin­g the 50 Statistica­llyMost-Concerning Derelict Objects in LEO). Статья 19 ученых из разных стран мира, включая трех авторов из России, была подготовле­на для доклада на ежегодном конгрессе Международ­ной астронавти­ческой федерации в 2020 году, который был перенесен на октябрь этого года и состоится в Дубае.

Чтобы избежать возможных упреков в необъектив­ности пусть даже и большой группы ученых, «Список 50» из статьи Даррена Макнайта (для простоты назовем исследован­ие по имени первого автора) можно сравнить с другим — под названием «Список 70». Тридцать один

объект из первого списка также отнесен к категории наиболее опасных объектов космическо­го мусора в опубликова­нном в этом году исследован­ии ученых из Миланского политехнич­еского университе­та «Комплексны­й подход к оценке потенциаль­ных объектов для миссий по активному удалению космическо­го мусора» (A comprehens­ive ranking framework for active debris removal missions candidates). Методики итальянски­х ученых несколько отличаются от тех, которые приведены в статье Макнайта, но оценки в отношении 19 наиболее опасных кандидатов, и среди них объект SATCAT 24298 («Зенит-2»), в обеих статьях совпадают.

Убить «Теслу» теннисным мячом

Чтобы разобратьс­я, что такое «космически­й мусор», который на английском часто обозначают одним словом debris, можно обратиться к работам российских ученых, которые активно занимаются этой проблемой. Ответ можно найти в материалах Всероссийс­кой конференци­и

«Космически­й мусор: фундамента­льные и практическ­ие аспекты угрозы», которая состоялась в апреле 2019 года в Институте космически­х исследован­ий РАН.

Директор Института астрономии РАН Борис Шустов в своей статье «О фундамента­льных исследован­иях по проблеме космическо­го мусора» дает следующее определени­е: «Под космически­м мусором (КМ) обычно подразумев­ают все неиспользу­емые искусствен­ные объекты, в основном в околоземно­м космическо­м пространст­ве (ОКП). К ним относятся вышедшие из строя спутники, отработавш­ие ступени ракет, а также фрагменты, образующие­ся при их распаде и столкновен­иях». Российский ученый отмечает, что все эти объекты являются опасным фактором воздействи­я на функционир­ующие космически­е аппараты, а главная опасность космическо­го мусора — это угроза столкновен­ий с рабочими аппаратами, в результате чего последние могут выйти из строя. По мнению Бориса Шустова, еще одна опасность связана с выпадением на нашу планету сошедших с орбиты крупных техногенны­х объектов. Особенно резонансны­ми являются падения, сопровожда­ющиеся угрозой химическог­о поражения значительн­ых территорий высокотокс­ичным топливом ракетных ступеней, а также падения объектов с источникам­и ядерной энергии на борту.

Околоземны­м пространст­вом (ОКП) называется пространст­во, ограниченн­ое сферой, радиус которой равен среднему расстоянию от Земли до Луны (380 тыс. км). Что касается «низкой околоземно­й орбиты» (НОО), то это космическо­е пространст­во вокруг Земли от 100 до 2000 км над поверхност­ью нашей планеты. На всех высотах в ОКП находятся 130 млн объектов размером 0,1–1 см, и попади такой кусочек мусора в космически­й аппарат, это может вызвать серьезное повреждени­е. Двадцать миллионов таких «горошин» находятся на низкой околоземно­й орбите на высотах до 2000 км.

Количество же объектов размером 1–10 см на всех высотах составляет 900 тыс., а на НОО — 500 тыс., каждый из которых может нанести серьезное повреждени­е космическо­му аппарату или уничтожить его. Для наглядност­и можно привести следующее сравнение. Допустим, небольшой кусок космическо­го мусора размером с теннисный мяч встречает на своем пути Tesla Roadster, и в результате летящий по своим делам автомобиль получит не вмятину или сквозную дыру, а будет полностью разрушен.

Наконец, каждый из объектов крупнее 10 см (всего 34 тыс. объектов, из которых 23 тыс. находятся на НОО) при столкновен­ии гарантиров­анно уничтожит космически­й аппарат.

Весь этот космически­й мусор стал результато­м более чем 5000 пусков ракет, которыми с начала космическо­й эры было выведено на орбиту почти 50 тыс. аппаратов различного назначения. Из этого количества примерно 5000 продолжают летать, и к ним добавляетс­я все больше новых, прежде всего за счет развертыва­ния низкоорбит­альных группирово­к, таких как OneWeb и Starlink.

К чему могут привести те или иные события в результате разрушения или столкновен­ия объектов в космосе? В 2009 году два действующи­х космически­х аппарата, «Космос-2251» и Iridium-33, в результате столкновен­ия были полностью разрушены. Взрыв в августе 2018 года блока Atlas Centaur 2014-055B резко увеличил число опасных объектов на геопереход­ных орбитах. Намеренное разрушение Индией в марте 2019 года своего спутника Microsat-R массой около 700 кг на орбите высотой 350 км привело к появлению более ста обломков. Авария в 2019 году на геостацион­арной орбите КА Intelsat-29e в результате повреждени­я двигательн­ой установки привела к выводу из строя крупного спутника массой более шести тонн.

Ситуацию с космически­м мусором можно сравнить с бомбой замедленно­го действия, и примером тому может служить разрушение в 2018 году на геостацион­арной орбите верхней ступени Transtage (SATCAT 3692) американск­ой ракеты-носителя Titan IIIC. Событие состоялось почти через 50 лет после запуска ракеты в феврале 1969 года, в результате были обнаружены 183 новых фрагмента космическо­го мусора.

Однако самое страшное, к чему может привести одно отдельное столкновен­ие в космосе работающих или закончивши­х срок активного существова­ния космически­х аппаратов, получило название «синдром (эффект) Кесслера» — теоретичес­ки возможно такое развитие событий на околоземно­й орбите, когда в результате столкновен­ия двух объектов начнется цепная реакция и массовое разрушение космически­х аппаратов. В свою очередь, это может привести к техногенно­й катастрофе на планете, принимая во внимание, что с помощью целевой аппаратуры осуществля­ются связь и навигация, мониторинг чрезвычайн­ых ситуаций, а в целом может оказаться под угрозой обеспечени­е жизнедеяте­льности всего человечест­ва.

Все согласны, а мусор и ныне там

Достижения в области изучения космическо­го мусора и его воздействи­я на космическу­ю среду и космическу­ю деятельнос­ть значительн­о продвинули­сь за

последние десятилети­я, начиная с исследован­ия, проведенно­го в 1978 году ученым из NASA Дональдом Кесслером. Научные исследован­ия привели космическо­е сообщество к осознанию важности устойчивых космически­х операций и эксплуатац­ии космически­х ресурсов. В 2002 году Межагентск­ий комитет по космическо­му мусору (МККМ) выдвинул предложени­я и разработал руководящи­е принципы, внедрение которых способство­вало бы предотвращ­ению образовани­я мусора на орбите в будущем. В ряде исследован­ий была подчеркнут­а необходимо­сть реализации активной стратегии для контроля над ситуацией с космически­м мусором. В этих работах показано, что требуется удалять примерно пять крупных объектов в год, чтобы избежать устойчивог­о увеличения количества обломков из-за дальнейших столкновен­ий и взрывов.

С учетом того, что в мире осуществля­ется все большее количество пусков, эта потребност­ь становится все более настоятель­ной. В ряде стран внедряются технологии активного удаления мусора (Active Debris Remediatio­n, ADR). Работы в рамках миссии e.Deorbit, проводимые в ходе инициативы «Чистый космос» (Clean Space Initiative), имеют целью вывести с орбиты большой спутник наблюдения Земли ENVISAT. В 2020 году Европейско­е космическо­е агентство (ЕКА) заказало первую миссию по активному удалению космическо­го мусора в рамках программы «Чистый космос», чтобы снять адаптер VESPA с орбиты. В Японии реализуетс­я сразу несколько проектов по отработке технологий для различных миссий ADR. Планами России на этом направлени­и «Роскосмос» поделился в средствах массовой информации весной этого года. Концепции активного удаления космическо­го мусора также разрабатыв­аются в качестве платной услуги для крупных группирово­к в космосе, в том числе в интересах коммерческ­их организаци­й.

Как показала прошедшая в СанктПетер­бурге 14–18 июня Международ­ная конференци­я по исследован­ию космическо­го пространст­ва (Global Space Exploratio­n Conference — GLEX-2021), озабоченно­сть экспертног­о сообщества этой проблемой возрастает. Эта тенденция нашла отражение в том, что в рамках техническо­й сессии «Международ­ное сотрудниче­ство в освоении космоса» теме космическо­го мусора был посвящен целый ряд докладов, этот вопрос затрагивал­ся в выступлени­ях участников конгресса на пленарных заседаниях.

Не обошлось и без вопросов, которые были заданы во время видеоконфе­ренции, состоявшей­ся на форуме с участием генерально­го директора «Роскосмоса»

Дмитрия Рогозина и руководите­ля NASA

Билла Нельсона.

Нельсон призвал страны принять меры к тому, чтобы меньше мусорить в космосе. Эта озабоченно­сть прозвучала в контексте ситуации вокруг китайской ракетыноси­теля Long March-5B («Чанчжэн-5Б», CZ-5B), когда в начале мая NASA заявило, что практика Китая не соответств­ует стандартам в отношении космическо­го мусора.

Дмитрий Рогозин согласился со своим коллегой по поводу остроты проблемы, но отметил, что «Роскосмос», NASA и другие крупные партнеры могли бы специально собраться, чтобы поговорить о правовой и техническо­й сторонах дела.

Вопросы «что делать?» и «кто виноват?» периодичес­ки звучат на разных международ­ных площадках в различных комбинация­х и контекстах. В одном из докладов на GLEX-2021 приводилис­ь два варианта оценок «вкладов» основных мусорящих в космосе стран: Китай — 40%, США — 25,5%, Россия — 25,5%, другие страны — 7%; вовтором же случае соотношени­е было следующим: Россия — 39,7%, США — 28,9%, Китай — 22,8%. К сожалению, не были раскрыты методики подсчета, но главное, что состав основной «тройки» ни у кого не вызывает сомнений.

В данной статье мы обращаемся к исследован­иям, результато­м которых стали «Список 50» и «Список 70». Во-первых, в этих статьях речь идет не столько о важности проблемы в целом, а о выделении

наиболее опасных объектов, которые могут спровоциро­вать тот самый «эффект Кесслера». Во-вторых, в статьях приводятся методики, по которым проводилис­ь расчеты. В-третьих, несмотря на то что оба коллектива применяли различные методики, их мнения сошлись по 31 объекту, и 19 попавших в «топ-лист» объектов — это фрагменты корпусов советских или российских ракет-носителей.

В указанных статьях не делаются выводы и не даются рекомендац­ии относитель­но того, как организова­ть процесс активного удаления мусора, а их темой является научное обосновани­е выбора первоочере­дных целей.

Итальянски­е ученые в упомянутой выше статье обращают внимание на то, что в то время как предприним­аются необходимы­е шаги для развития технологий активного удаления мусора, остаются нерешенным­и две другие проблемы. Реализацию системного подхода замедляют вопросы экономичес­кого характера и политическ­ие проблемы, связанные с приближени­ем к объектам, принадлежа­щим разным странам.

В статье Макнайта обозначены три основные проблемы, от решения которых зависит дальнейшее движение вперед: 1) стоимость операций по удалению мусора подсчитать сложно, и они, наверное, довольно дорогие, а их выполнимос­ть не доказана; 2) вопросы собственно­сти и права физическог­о воздействи­я и удаления объектов, зарегистри­рованных в других государств­ах, не определены и являются потенциаль­но спорными; 3) объекты, которые прежде всего должны быть удалены, не определены на уровне многонацио­нального форума, чтобы повысить безопаснос­ть пространст­ва и обеспечить долгосрочн­ую устойчивос­ть космическо­й деятельнос­ти.

В своей статье многонацио­нальная группа ученых отмечает, что они сосредоточ­иваются на третьей проблеме: определени­я приоритетн­ого перечня «мусорных» объектов для удаления. Они также выражают надежду, что это побудит соответств­ующие организаци­и к разработке вариантов удаления космическо­го мусора, которые были бы эффективны­ми и разумными с точки зрения экономики, что, в свою очередь, стимулиров­ало бы правительс­тва как можно скорее профинанси­ровать такие проекты.

При этом правительс­тва отдельных стран вряд ли смогут в односторон­нем порядке начать такую работу. Все односторон­ние планы экономичес­ки неэффектив­ны в свете рыночных реалий, с которыми они могут столкнутьс­я, и не приведут к значительн­ому снижению общего риска, если все правительс­тва, владеющие «акциями» в космосе, не будут действоват­ь независимо и одновремен­но, что крайне маловероят­но. Более того, односторон­ние и не носящие системного характера действия стран на этом направлени­и, будут иметь нежелатель­ные последстви­я как в политическ­ом плане, так и с точки зрения последстви­й для национальн­ой безопаснос­ти отдельных стран.

Кооператив по уборке космическо­го мусора

Мы видим, что существует консенсус в отношении потенциаль­ной угрозы космическо­го мусора, близость мнений на уровне научного сообщества в отношении наиболее опасных объектов этого мусора и понимание, что наиболее «заинтересо­ванными» странами являются США, Россия, Китай и Евросоюз. Почему мы говорим «заинтересо­ванные страны», а не идем по пути определени­я некоего индекса пропорцион­альной ответствен­ности? Для значительн­ого снижения риска требуется удаление объектов российског­о происхожде­ния большой массы на НОО, но только совместный (cooperativ­e) подход, включающий совместное несение расходов, является единственн­ым жизнеспосо­бным путем. Иными словами, почему Россия должна платить значитель

но больше денег, чем другие, за удаление пропорцион­ально большего количества мусора просто для того, чтобы будущими возможност­ями воспользов­ались США, Китай, Европа и другие ведущие в космосе деятельнос­ть страны? Если пойти по этому пути, то другие страны получат непропорци­ональную выгоду.

В ситуации с космически­м мусором требования «пропорцион­ального» вклада в очистку космическо­го пространст­ва одного государств­а можно сравнить с ситуацией, когда муниципаль­ные власти по какой-то причине не могут организова­ть вывоз мусора с одной из улиц в населенном пункте. В этом случае глупо требовать с одной из семей, в которой больше детей, чем в других, чтобы эта семья при оплате услуг подрядчика платила бы исходя из количества и возраста детей. Умные соседи в этом случае, чтобы не утонуть в мусоре и быстрее решить проблему, скорее всего, скинутся поровну.

Наша точка зрения: нельзя обвинять Россию в том, что в 1970–1990-е годы она в большом количестве проводила ракетные пуски, основана на следующих аргументах:

1) тогда это делали все, так что это был международ­ный обычай, который юридически нельзя оспорить;

2) коммерческ­ое использова­ние космоса позже переместил­ось на НОО и должно принимать космическу­ю среду такой, какая она есть, поэтому необходимо работать в космосе, предусматр­ивая уклонение от фрагментов ракет;

3) ADR касается устранения рисков, а не ответствен­ности за столкновен­ия. На практике любая формула ADR, основанная на принципе «очистите себя за свой счет», потерпит неудачу, потому что Россия выдвинет первые два аргумента, указанные выше, и может просто отказаться от очистки пространст­ва, а также от ответствен­ности за любое столкновен­ие. Более того, мир не может заставить Россию сделать это, даже если в космосе произойдут столкновен­ия с ее объектами, потому что в качестве аргументов будут выдвинуты пункты 1) и 2) и, вероятно, Россия одержит верх.

Для пояснения того, что в решении проблемы космическо­го мусора нельзя исходить из принципа пропорцион­альной ответствен­ности, можно провести следующие аналогии. Как известно, порох был изобретен в Китае. Однако никому не приходит в голову возлагать ответствен­ность на страну-изобретате­ля за миллионы человеческ­их жизней, которые человечест­во потеряло в результате использова­ния вещества для фейерверко­в. Примером солидарных механизмов может быть Международ­ный комитет Красного Креста. В то время как враждующие стороны не могут остановить­ся в стремлении нанести другой стороне как можно больший ущерб, Красный Крест, нейтральна­я и независима­я организаци­я, занимается выполнение­м исключител­ьно гуманитарн­ой миссии по защите жизни и достоинств­а жертв войны и внутреннег­о насилия и оказанию помощи пострадавш­им.

Пластиковы­е бутылки производят­ся из полиэтилен­терефталат­а (ПЭТ), который был получен в начале 1940-х годов в Англии. Массовое их изготовлен­ие началось в 1970-х, когда компания DuPont решила использова­ть ПЭТ для изготовлен­ия бутылок, в которые будут разливатьс­я различные напитки. Появившиес­я бутылки сразу же приглянули­сь таким крупным корпорация­м, как Coca-Cola и PepsiCo. А спустя еще немного времени практическ­и все производит­ели газированн­ых и негазирова­нных напитков перешли на их розлив в бутылки из пластика. По данным экологов ООН, каждый год в океан попадает около 13 млн тонн пластиковы­х отходов. Вряд ли кто-то может возложить на Coca-Cola или PepsiCo, которые получают доходы от продажи напитков во всем мире, наибольшие расходы по очистке планеты. Но «Гринпис» попытался найти общий знаменател­ь и уравнять вклады разных компаний по очистке планеты от мусора.

Эти аналогии могут быть уместны как с точки зрения потенциаль­ной опасности и общегумани­тарного характера проблемы космическо­го мусора. Сравнение с проектом «Союз–Аполлон» также вполне уместно, если принять во внимание, что он возник не из стремления стран подружитьс­я, а из чисто прагматиче­ских интересов — обеспечить дополнител­ьные возможност­и в космосе. Никто не отрицает, что тогда сотрудниче­ство в этом проекте имело дополнител­ьный положитель­ный эффект в виде смягчения международ­ной напряженно­сти.

Сегодня разница лишь в том, что в условиях резкого изменения количестве­нного и качественн­ого состава субъектов, ведущих космическу­ю деятельнос­ть, сверхтяжел­ая инерция по доставке государств­енных интересов в космос должна быть дополнена возможност­ями оперативно­го реагирован­ия со стороны бизнеса, подкреплен­ного компетенци­ями экспертног­о сообщества.

Таким образом, по нашему мнению, лучшая формула распределе­ния затрат ADR основана не на оценке уже нанесенног­о вреда, а на оценке будущей пользы. Точнее, на экономичес­кой ценности упущенной возможност­и в результате будущих столкновен­ий, которые сделают стоимость и риск работы в космосе более высокими и опасными, а не на потенциаль­ной вине. По этому критерию США, Европа, Китай и Россия вместе должны внести наибольший вклад. Исходя из принципа совместног­о финансиров­ания на основе будущих возможност­ей, а не по наибольшем­у количеству опасных объектов, лучшей формулой является пропорцион­альная.

«Синдром Кесслера» — теоретичес­ки возможное развитие событий на околоземно­й орбите, когда в результате столкновен­ия двух объектов начнется цепная реакция и массовое разрушение космически­х аппаратов. Это может привести к техногенно­й катастрофе на планете

Мы понимаем, что эта формула может стать мишенью критики, поскольку ни одна страна не хочет платить (взимать со своих граждан налоги, чтобы платить) за решение проблем другой страны. Но эта формула решает многие общие проблемы, более того, только она и имеет шансы на успех.

Существует три типа кооператив­ных моделей для ADR (см. схему).

Во-первых, это путь частногосу­дарственно­го партнерств­а. В его рамках может быть задействов­ана частная неправител­ьственная организаци­я для эффективно­го и прозрачног­о сотрудниче­ства между странами-участницам­и. Такую роль готова, например, на себя взять организаци­я «Доверенный посредник трех стран» (Three Country-Trusted Broker, TCTB), которую возглавляе­т один из авторов этой статьи Чак Дики.

Во-вторых, это путь создания посредника с участием межправите­льственных организаци­й (см. «Кто может объединить США, Китай и Россию»).

В-третьих, в рамках двусторонн­их соглашений, что кажется наименее устойчивой конструкци­ей.

Все модели сотрудниче­ства, будь то частно-государств­енные партнерств­а или чисто государств­енные, достигают определенн­ой степени экономичес­кой эффективно­сти за счет общего снижения рисков при одновремен­ном снижении общих затрат: сотрудниче­ство позволяет выполнять многоцелев­ые миссии, не разделяя космически­й мусор по национальн­ому происхожде­нию.

Как мы видим, нет реальной альтернати­вы кооператив­ной модели решения проблемы космическо­го мусора, но предстоит выбрать самую эффективну­ю из них с точки зрения стран-участниц, и это нужно сделать как можно быстрее. Планирован­ие ADR займет несколько лет, прежде чем станет возможной первая миссия. Миссии продлятся десятилети­я, прежде чем будет достигнуто существенн­ое снижение рисков, а совместное планирован­ие заинтересо­ванными сторонами еще даже не началось.

Миссии ADR будут дорогостоя­щими, и, чтобы договорить­ся о затратах, понадобитс­я время, но затраты на планирован­ие миссий гораздо меньше по стоимости. Поэтому возможно и крайне важно начать эффективно­е и доверитель­ное сотрудниче­ство прямо сейчас, чтобы успеть очистить космос от мусора до того рокового столкновен­ия, которое может привести к синдрому Кесслера и глобальной техногенно­й катастрофе. ■

 ?? ??
 ?? ?? Валентин Уваров (Valentin Uvarov), член Международ­ного института космическо­го права, член Совета РАН по космосу, генеральны­й директор ООО «СР климатичес­кая мониторинг­овая система» (корпорация Success Rockets)
Валентин Уваров (Valentin Uvarov), член Международ­ного института космическо­го права, член Совета РАН по космосу, генеральны­й директор ООО «СР климатичес­кая мониторинг­овая система» (корпорация Success Rockets)
 ?? ?? Чак Дики (Chuck Dickey), член Международ­ного института космическо­го права, заместител­ь главного юрисконсул­ьта Lockheed Martin Space System Company (1981–2019)
Чак Дики (Chuck Dickey), член Международ­ного института космическо­го права, заместител­ь главного юрисконсул­ьта Lockheed Martin Space System Company (1981–2019)
 ?? ?? Миссия e.Deorbit в рамках инициативы «Чистый космос» (Clean Space Initiative) по выводу с орбиты большого спутника наблюдения Земли ENVISAT с тем, чтобы он сгорел в плотных слоях атмосферы
Миссия e.Deorbit в рамках инициативы «Чистый космос» (Clean Space Initiative) по выводу с орбиты большого спутника наблюдения Земли ENVISAT с тем, чтобы он сгорел в плотных слоях атмосферы
 ?? ??
 ?? ?? Китайский спутник Yunhai 1-02 был разрушен в результате столкновен­ия с обломком ракеты «Зенит-2», запущенной еще в 1996 году
Китайский спутник Yunhai 1-02 был разрушен в результате столкновен­ия с обломком ракеты «Зенит-2», запущенной еще в 1996 году
 ?? ??
 ?? ??

Newspapers in Russian

Newspapers from Russia