Как предотвратить катастрофу фильма «Гравитация»

Пусть фильм «Гравитация» — вымысел голливудских сценаристов, но эффект Кесслера, который отправил Сандру Буллок вертеться в космосе, на самом деле является проблемой, с которой сталкиваются настоящие некиношные космонавты. Фильм показывает, что бывает, когда орбитальный мусор сталкивается и порождает цепную реакцию — эффект Кесслера — который уничтожает космический аппарат.

«Мы действительно наблюдали кучу мелких столкновений в разных рейсах», — говорит доктор Франклин Чанг Диаз, ветеран семи космических полетов. — «И частью нашей повседневной рутины на космическом шаттле был осмотр окон в поисках повреждений от удара».

Но насколько это вообще возможно? Может ли эффект Кесслера уничтожать спутники? Может ли он сделать выход на околоземную орбиту практически невозможным? Да. И доктор Чанг Диаз полагает, что у него есть способ, который поможет справиться с этой незадачей.

Космос не пуст

Хотя вы можете полагать, что космос по большей части пустой, Земля окружена летающим на орбите космическим мусором. Фрагменты ракет, гайки и болты, пятна краски, нерабочие спутники и даже инструменты астронавтов вращаются вокруг нашей планеты на высокой скорости.

Если достаточно большой кусок попадет в астронавта, спутник или транспортное средство, результат будет катастрофическим. При всем этом существует большой риск возникновения эффекта домино, когда одно столкновение порождает еще более быстрые фрагменты, которые, в свою очередь, запускают цепную реакцию. Катастрофа для людей и земной экономики.

Цепная реакция

В это достаточно трудно поверить, но это так. Китайцы уничтожили один из своих спутников в процессе испытаний противоспутниковых ракет, в результате чего породили кучу мусора на орбите. Были и другие столкновения. Не так давно старый советский спутник ударился о небольшой эквадорский спутник. Несколько лет назад еще один старый советский спутник попал в спутник Iridium.

Если бы сработал эффект Кесслера, мусор смог бы повыбивать низкоорбитальные спутники, включая метеозонды и спутники связи, ну и, конечно же, спутники-шпионы. В результате мусор может сделать непригодными спутники на геостационарной орбите. И тогда придется забыть о полетах на Луну и Марс. Ни одна ракета не пролетит в безопасности через мусорное поле.

Уничтожение нашей орбитальной инфраструктуры будет иметь огромные последствия для экономики. Никакого GPS и ГЛОНАСС, кривоватых прогнозов погоды, урезанная интернет- и телефонная связь, особенно в отдаленных районах, где-нибудь в Таиланде. О таком сценарии злодеи бондианы могли только мечтать.

Орбитальные дворники

Очевидным решением была бы попытка снять с орбиты наиболее угрожающие обломки, прежде чем они начнут свое страшное дело. Космический буксир мог бы поспособствовать в этом деле, захватив обломки и отправив на Землю, где те сгорели бы в плотной атмосфере.

Однако обычные химические ракеты, увы, неэффективны для выполнения этой задачи. Каждый кусок мусора будет плестись на своем поводке и ему нужен собственный движок, поскольку обычные ракеты потребляют крайне много топлива.

Доктор Чанг Диаз работает над альтернативным решением. Его компания Ad Astra разработала «магнитоплазменный ракетный двигатель с функцией удельного импульса» (VASIMR), который за одну миссию может снять с орбиты до 19 восьмитонных ракет «Зенит», дрейфующих на разных орбитах. Размером с «Икарус», эти куски мусора представляют собой крупнейшие из тех, за которыми в настоящее время бдительно следят.

VASIMR спешит на помощь

Как говорил Ньютон, «каждое действие имеет равное противодействие». Ракетные двигатели работают, сжигая топливо и выстреливая его из сопла с высокой скоростью. Равная и противоположная реакция в таком случае — ускорение космического корабля. Обычные ракетные двигатели поднимают много массы при относительно низкой скорости, поэтому им нужно много топлива.

VASIMR другой. Он использует электричество для ускорения небольшого количества ракетного топлива до очень высокой скорости и может поддерживать этот процесс очень долго. Поскольку электроэнергию свою он получает от солнечных батарей, ему всего лишь нужно немного топлива. Для космического буксира — самое то. Именно потому NASA планирует испытать первую версию двигателя на МКС в 2016 году. Эй, «Зенит», не хочешь немного ускорения?

Экономика проста. Чтобы отправить на орбиту один килограмм, нужно 30 000 долларов. Чтобы ускорить МКС при помощи химической ракеты, потребуется около 7 тонн топлива, которое обойдется в 210 миллионов долларов. VASIMR сделает то же самое с тремястами килограммами аргона, который не в пример дешевле.

К полету готов

Ракетостроение Ad Astra — не научная фантастика. Это практическое решение. Компания уже протестировала 200-киловаттную версию движка в вакуумной камере в Хьюстоне и спроектировала двигатель, который отправится на МКС. NASA одобрила конструкцию, тщательно проанализировав проект.

«20 лет назад космос принадлежал правительствам», — говорит доктор Чанг Диаз. — «Но теперь он становится местом для ведения бизнеса, для работы».

Уже сегодня космос почти продан, а значит эффект Кесслера нельзя просто так взять и выбросить из виду, если он способен одним толчком убить львиную долю современной экономики. Каким бы драматичным не был фильм «Гравитация», решения должен принимать Хьюстон, а не Голливуд.