Василий Парфёнов. Почему кинетическое противоспутниковое оружие устарело, толком не успев увидеть свет

Когда какая-нибудь страна решает провести испытания противоспутниковых ракет и сбивает свой старый аппарат на орбите, мировое сообщество сразу ее осуждает. Мол, количество космического мусора зазря увеличиваете и создаете опасность для мирного использования околоземного пространства! Такие публичные заявления лишний раз подпитывают боязнь пресловутого синдрома Кесслера. И одно из его следствий — распространенный миф о возможности борьбы со спутниками методом вывода ведра гаек (песка, гвоздей) на орбиту. Однако практика показывает, что кинетические способы поражения космической техники далеко не столь эффективны, как военным хотелось бы. Столкновения спутников со всяким мусором происходят регулярно, но из строя они в результате выходят далеко не всегда. Почему? Naked Science попробует разобраться.
Почему кинетическое противоспутниковое оружие устарело, толком не успев увидеть свет
Советский «Истребитель спутников» в представлении художника Разведывательного управления Министерства обороны США (DIA). На самом деле аппарат, по некоторым данным стоявший на вооружении вплоть до середины 1990-х (более 30 лет), выглядел совсем иначе. Как минимум, кассеты с поражающими элементами располагалась в хвостовой части, а головную занимали системы обнаружения цели и точного наведения / ©Ronald C. Wittmann, US public domain

В марте 2021 года китайский спутник дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) Yunhai-1 (02) столкнулся с неким фрагментом космического мусора. Ретроспективно анализируя траекторию безымянного «снаряда» (идентификатор COSPAR 1996-051Q), специалисты 18-й эскадрильи космической обороны (18 SDS) Космических сил США смогли установить, что это какой-то элемент верхней ступени ракеты-носителя «Зенит-2». Объект остался на орбите после запуска российского военного спутника радиотехнической разведки «Космос-2333» в 1996 году. За 25 лет он потерял около 60 километров высоты орбиты и «удачно» пересек траекторию Yunhai-1 (02).

Результатом этого инцидента стало образование 37 отслеживаемых обломков. Это немало, если учитывать, что предыдущие известные события такого рода производили максимум до десяти новых объектов. Единственный раз, когда после «встречи» космического аппарата с космическим мусором получилось больше фрагментов, это разрушение Iridium 33 (COSPAR ID 1997-051C) в 2009 году. Правда, в качестве мусора выступил вышедший из строя российский военный спутник связи «Космос-2251» (1993-036A), так что случай был скорее исключительным. Оба тела были сопоставимы по размерам и массе, поэтому и итог был соответствующим — 2370 отслеживаемых наземными средствами обломков.

Но случай с Yunhai-1 (02) интересен вовсе не тем, что от китайского аппарата откололось почти четыре десятка кусков размером более сантиметра. Любопытно другое — спутник сохранил работоспособность. Насколько можно судить по открытым источникам, официально оператором аппарата этот факт не подтверждался, однако есть ряд независимых свидетельств. Судя по историческим данным портала In-The-Sky.orgYunhai-1 (02) за последний год как минимум дважды корректировал свою орбиту. Для сравнения можно взглянуть на орбитальные параметры части второй ступени (или адаптера полезной нагрузки) ракеты, выведшей этот аппарат в космос в 2019 году. Будучи полностью неуправляемым, объект плавно теряет высоту.

Почему кинетическое противоспутниковое оружие устарело, толком не успев увидеть свет

Орбиты спутников группировки «Иридиум» и самые крупные обломки, образовавшиеся в результате столкновения Iridium 33 с «Космос-2251», по состоянию через полгода после инцидента / ©T. Kelso

Сервисы вроде In-The-Sky.org визуализируют в удобной форме общедоступные (и не очень) базы европейских и американских служб контроля за околоземным пространством. Проверить показания таких сайтов можно самостоятельно через соответствующие ресурсы (вам потребуется регистрация) Европейского космического агентства (ЕКА) и Командования космической компоненты объединенных сил США, Великобритании, Канады и Австралии (Combined Force Space Component Command, CFSCC).

Работоспособность Yunhai-1 (02) также подтверждают астрономы-любители, наблюдающие за спутниками в оптическом и радиодиапазонах. Аппарат продолжил передавать зашифрованный поток данных в L-диапазоне (от 1 до 2 гигагерц), который удавалось несколько раз перехватывать для анализа. После столкновения также изменились характеристики отраженного от спутника излучения — исчезла периодичность колебаний яркости. Предположительно, Yunhai-1 (02) потерял антенну микроволнового радиометра и, возможно, часть солнечных панелей. Но в той или иной форме его функциональность сохранилась после столкновения с объектом размером от одного до десяти сантиметров в поперечнике на скорости минимум 3,5 километра в секунду.

Эта история — едва ли не самая наглядная демонстрация очень ограниченных перспектив кинетического противоспутникового оружия. Он показывает, что встреча двух тел в околоземном пространстве без взаимного стремления к ней — явление маловероятное и требующее изрядного везения. А также то, насколько «живучи» спутники, несмотря на крайне впечатляющие эффекты столкновений даже малейших объектов на орбитальных скоростях. И почему большинство кажущихся логичными методов поражения аппаратов в космосе на практике не имеют смысла. Мы расскажем, как двигаются тела по орбите, в чем сложности определения их траекторий и как хорошо на самом деле космические аппараты защищены от кинетического воздействия.

Но сначала — небольшая ремарка о сложностях понимания процессов, протекающих всего в нескольких сотнях километров над нашими головами.

 

Почему кинетическое противоспутниковое оружие устарело, толком не успев увидеть свет

Из-за тотальной неочевидности орбитальной механики в космонавтике даже случались конфузы. Двое американских пилотов миссии «Джемини-4» Эдвард Уайт (Edward White) и Джеймс МакДивитт (James McDivitt) явно не жаловались на недостаток опыта и тренировок — в космическую программу США отбирались лучшие из лучших. Тем не менее из-за того, что задачу сближения с отработавшей ступенью ракеты «Титан III» поставили в последний момент, в должной мере провести подготовку к ней не хватило времени. В итоге безуспешные попытки рандеву стоили кораблю половины запасов топлива для маневровых двигателей. Пилоты выполняли кажущиеся логичными действия, необходимые для сближения, а вместо этого удалялись и ускорялись совсем в противоположных желаемым направлениях. Рандеву тогда пришлось отменить, а вот первый американский выход в открытый космос Уайт выполнил на отлично / ©NASA, James McDivitt, US public domain

Неизбежность непонимания космоса

Все, что связано с космосом, невероятно контринтуитивно. Впрочем, как и любые области знания, выходящие за рамки объективных условий среды обитания человечества на протяжении его эволюции. Поэтому так сложно объяснять физику «на пальцах» (не обязательно даже квантовую). А представления большинства людей о работе своих тел недалеко ушли от древних греков с их четырьмя гуморами, дисбаланс которых объясняет любые недуги: даже довольно эрудированные люди иногда начинают рассказывать про «зашлакованность» организма. Когда речь заходит об экономике или политике (и гуманитарных науках), всё становится совсем сложно — собеседники либо скатываются в агрессивные споры, либо ограничиваются согласием с позицией «это какая-то несерьезная магия». При этом экономика и политика все же близко переплетены с жизнью современного человека.

А вот космос в буквальном смысле слова оторван от людей — и мы совсем не подготовлены природой думать о нем. Мышление Homo sapiens фактически «двумерно»: идти можно только вперед-назад или вправо-влево. Наверх и вниз мы смотрим, но перемещаться так не способны. Даже когда человек поднимается или опускается, он обычно передвигается по наклонной, но плоской поверхности. Иными словами, осознать «третье измерение» в качестве направления свободного неограниченного движения нам невероятно трудно. Без опоры под ногами (в крайнем случае — руками), а точнее четкого вектора ускорения свободного падения, мозг человека отказывается ориентироваться в пространстве.

  • оруж,противоспутников,кинетическ,свет,устарел

Leave a reply

Авторизация
*
*
Регистрация
*
*
*
Пароль не введен
*
Генерация пароля