Полдень, XXI век, 2010 № 06

Антон Первушин Космическая угроза

Современная космонавтика находится на распутье. С одной стороны, перед ней ставятся весьма амбициозные задачи (освоение Луны и полет к Марсу), с другой — расходы на нее ежегодно сокращаются, что стало особенно ощутимо в условиях мирового экономического кризиса. Очевидно, что в этих условиях руководству космических агентств придется пересмотреть свои планы. И этот процесс уже начался.

По поручению американского президента Барака Обамы комиссия независимых экспертов во главе с Норманном Огастином проанализировала программу НАСА «Созвездие» («Constellation»), предусматривающую высадку американских астронавтов на Луну в декабре 2019 года и возведение там постоянной обитаемой базы. Эксперты пришли к выводу, что при нынешнем финансировании (годовой бюджет НАСА составляет 18 миллиардов долларов) американские космические планы не могут быть реализованы в указанные сроки. Они порекомендовали дать НАСА еще 3 миллиарда долларов (не урезая общую сумму в 21 миллиард долларов как минимум до 2020 года), сдвинуть контрольные сроки, уделять больше внимания сотрудничеству с другими странами и коммерческими организациями, а главное — четко определиться с главной целью программы: Луна или Марс? При этом экспертный комитет указывает в своем докладе, что в освоении Луны нет ничего принципиально нового по сравнению с полетами «Apollo» 1970-х годов, а экспедицию на Марс сегодня одной Америке не потянуть. Посему предлагается новый вариант космической экспансии, получивший название «Гибкий путь» («Flexible Path»).

К «Гибкому пути» стоило бы присмотреться и руководителям нашей ракетно-космической отрасли. В рамках этого варианта предлагается отказаться от подготовки немедленной высадки на Луну, а Марс сделать дальней перспективой. Корабль же «Orion» переориентировать на новый круг задач, которые не только имеют научную ценность сами по себе, но и позволят зафиксировать за США несколько важных приоритетов. Например, никто не летал еще в точки Лагранжа (точки равновесия гравитационных сил внутри Солнечной системы), а, между прочим, некоторые ученые считают, что это идеальные районы для размещения гипотетических зондов инопланетян. Еще можно слетать до Венеры и Марса без высадки на их поверхность. Однако самым «лакомым» куском, по мнению комитета Огастина, являются астероиды. О них стоит поговорить особо.

В астрономии бывает и так, что выдающемуся открытию помогает заблуждение. Именно заблуждение привело к тому, что были открыты малые планеты, которые нынче принято называть астероидами, что по-гречески означает «звездоподобные».

Огромный и пустой промежуток между орбитами Марса и Юпитера издавна привлекал внимание астрономов, которые подозревали, что здесь должна быть еще одна — «пятая» — планета. Эту гипотезу выдвинул Иоганн Кеплер в XVII веке, а позднее общепринятым стало так называемое «правило Тициуса-Боде», согласно которому существует математическая зависимость в расположении планет, нарушаемая только пустотой между Марсом и Юпитером. Правило было опровергнуто последующими открытиями, но долгое время астрономы целенаправленно искали подтверждение ему и в конце концов нашли.

«Пятую» планету обнаружил в новогоднюю ночь 1801 года Джузеппе Пиацци, директор обсерватории в Палермо. Ее назвали Церерой в честь римской богини плодородия. Слабый блеск Цереры говорил о том, что размер этого нового объекта очень мал по сравнению с большими планетами Солнечной системы (согласно современным данным, размеры Цереры составляет 975 на 910 километров) — между Марсом и Юпитером двигалась планета-крошка.

Казалось, недостающая планета найдена, но 28 марта 1802 года астроном-любитель Генрих Ольберс неподалеку от Цереры обнаружил еще одну миниатюрную планетку. Ольберс дал ей название Паллада в честь Афины Паллады.

Однако и этим дело не ограничилось. Прошло несколько лет, и были открыты еще две планетки: Юнона (1804 год) и Веста (1807 год). Все три новых члена планетной семьи оказались телами очень небольшими — не больше 600 километров в поперечнике.

Обращал на себя внимание тот факт, что орбиты обнаруженных малых планет пересекались дважды в двух противоположных точках небесной сферы, словно изначально совпадали. Пытаясь объяснить это явление, Ольберс выдвинул гипотезу, что малые планеты находятся в зоне, где некогда пролегала орбита одной большой планеты. Это объяснение нашло широкий отклик среди ученых, и с тех пор они называют гипотетический объект «планетой Ольберса». Согласно распространенным представлениям, эта планета находилась на неустойчивой орбите в зоне одновременного воздействия гравитационного поля Юпитера и Солнца — и приливные силы буквально разорвали ее на части. Согласно другой версии, планета столкнулась с крупным небесным телом (например, кометой) и опять же распалась на несколько осколков под воздействием мощнейшего удара.

Было ясно, что если новооткрытые малые планеты — обломки нормальной планеты, сходной по размерам с Марсом, то этих обломков должно быть гораздо больше. Астрономы кропотливо продолжали поиски, но целых сорок лет несовершенные оптические приборы не позволяли увидеть новые астероиды.

Только в 1846 году Карл Генке сумел разглядеть и описать пятый астероид — Астрею. Началась астрономическая охота. Наблюдатели неба с еще большим усердием стали изучать окрестности Цереры в поисках новых малых планет. К 1890 году удалось зафиксировать и описать около 300 астероидов.

В XX веке «охота» пошла гораздо успешнее, благодаря применению фотографических пластинок: движущийся по небу астероид оставляет на пластинке след в виде черточки, а не точки, как «неподвижные» звезды.

Процесс поиска новых астероидов не завершен. Сегодня в этом деле астрономам помогают компьютеры, большие наземные и орбитальные телескопы. Общее количество открытых астероидов составляет более 230 тысяч. Имена же присуждены только 11 тысячам астероидов.

Среди профанов гипотетическую планету, из обломков которой образовался пояс астероидов, с легкой руки российского астронома Сергея Орлова принято называть Фаэтоном в честь сына бога Солнца Гелиоса, который погиб, не справившись с огненной колесницей отца.

Создание межпланетных космических аппаратов открыло перед астрономами новые возможности для изучения астероидов. Американский космический аппарат «Galileo» передал на Землю множество детальных снимков астероидов Ида, Дактиль и Гаспра. Другой аппарат «NEAR Shoemaker» сфотографировал астероиды Матильда и Эрос, после чего 12 февраля 2001 года даже опустился на поверхность Эроса, успев передать самые подробные снимки астероида в истории. Европейский аппарат «Rozetta» изучил с пролетной траектории астероид Штейне. Японский космический аппарат «Hayabusa» в ноябре 2005 года попытался высадить на астероид Итокава небольшую мобильную лабораторию «Minerva», но миссия потерпела крах, и теперь японские ученые надеются получить хотя бы образцы вещества астероида, которые аппарат доставит на Землю в июне 2010 года.

Все эти астероиды вполне соответствуют теории их возникновения из обломков Фаэтона. И тем не менее ее придется пересматривать. Фаэтон, оказывается, вовсе не погиб, а продолжает существовать в Солнечной системе наряду с другими планетами.

Согласно новейшим наблюдениям, сделанным еще в 2005 году с помощью орбитального телескопа «Hubble», выяснилось, что Церера — это небесное тело, которое относится к категории карликовых планет и, кроме того, обладает значительными запасами чистого водного льда, скрытого под внешней корой. Как хорошо видно на изображениях, полученных телескопом, Церера отличается такой же шарообразной формой, что и настоящие планеты, и, возможно, обладает плотным ядром. На поверхности Цереры различимы несколько светлых и темных структур, предположительно кратеров. Самая яркая структура в честь первооткрывателя карликовой планеты уже получила название Пьяцци. Что касается воды, то если новейшее предположение ученых о том, что Цереру покрывает стокилометровая толща льда, подтвердится, она по запасам воды превзойдет даже Землю!

Ответить на многочисленные вопросы, возникшие в связи с открытиями «Hubble», поможет американский аппарат «Dawn», отправившийся в космос 27 ноября 2007 года. Предполагается, что в сентябре 2011 года он достигнет Весты, а в феврале 2015 года — Цереры.

Однако наибольшее внимание сегодня привлекает вовсе не Церера, а ранее никому не известный астероид Апофис (99942 Apophis — 2004 MN4). Длина его составляет всего 350 метров при массе 21,4 миллиона тонн. Эта заурядная космическая глыба вызвала необычайный ажиотаж после того, как астрономы предсказали, что она вполне возможно столкнется с Землей 13 апреля 2036 года.

Все сразу заговорили о конце света. Однако ученые уверяют, что вероятность такого события ничтожна — 1:45 000. И даже если астероид упадет, последствия вовсе не будут сокрушительными. Реальную опасность для Земли и жизни на ней представляют только астероиды с поперечником свыше километра, но они сталкиваются с Землей не чаще раза в миллион лет.

Первоначальная оценка специалистов НАСА для мощности взрыва при падении Апофиса составляла 1480 мегатонн, позже ее снизили до 880 мегатонн. Для сравнения: Тунгусский метеорит оценивается в 10 мегатонн, а взрыв вулкана Кракатау в 1883 году был эквивалентен примерно 200 мегатоннам.

Моделирование показало, что при падении Апофиса произойдет землетрясение с магнитудой 6,5 по шкале Рихтера, а на месте падения образуется кратер диаметром 6 километров. Куда же упадет астероид? Ученые подсчитали и это — в зоне риска оказались южные районы России, север Тихого океана, Никарагуа и Коста-Рика, Колумбия и Венесуэла.

Материальные и людские потери даже при падении Апофиса в густонаселенном районе будут не слишком большими, но проверить на себе никто не хочет — Земля у нас всё-таки одна. Поэтому в настоящее время обсуждается несколько проектов космических аппаратов, которые не только уточнят характеристики астероида для дальнейшего моделирования и более тщательной оценки исходящей от него угрозы, но и смогут защитить Землю от катастрофического удара.

Прежде всего на Апофисе будет размещен радиомаяк (транспондер). Российские конструкторы из НПО имени Лавочкина предлагают сделать это прямо сейчас, создав на основе существующего аппарата «Фобос-Грунт» новую станцию. Она должна стартовать не позднее 13 мая 2012 года, перелет займет 330 суток, после чего станция выйдет на орбиту вокруг Апофиса и будет служить в качестве ориентира.

Далее возможны варианты. Если будет доказано, что астероид неизбежно столкнется с Землей, в его сторону отправится перехватчик.

Агентство НАСА подготовило проект перехватчика астероидов с разделяющимися ядерными боеголовками (миссия «Cradle» — «Колыбель»). Космический аппарат длиной 8,9 метра должна выводить в космос новая ракета-носитель «Ares V». Сам аппарат, в свою очередь, будет нести шесть полуторатонных перехватчиков, каждый из которых оснастят ядерной боеголовкой В83 мощностью 1,2 мегатонны. Шесть перехватчиков должны быть выпущены уже на подлете к астероиду — за 100 часов до пересечения с ним «материнского» аппарата. Они стартуют навстречу космической скале с часовым интервалом, и каждый взорвется на расстоянии одной трети диаметра астероида. Рентгеновские и гамма-лучи, нейтроны, полученные от взрыва, превратят часть поверхности скалы в расширяющуюся плазму, которая создаст реактивную силу, уводящую астероид с опасной траектории. Если будет принято решение о необходимости свести Апофис с его орбиты, то перехватчик должен стартовать с Земли не позднее 2021 года.

Однако, как показывают расчеты, использование ядерной взрывчатки хоть и эффектно, но не слишком-то эффективно. Куда более надежным выглядит проект астронавтов Эдварда Лю и Стэнли Лава, которые предложили использовать «гравитационный трактор». Это будет сравнительно крупный автоматический корабль, который по прибытии на место должен неподвижно зависнуть над астероидом на небольшой высоте. Затем «трактор» включает свои ионные двигатели (маломощные, но зато чрезвычайно экономичные) и начинает медленно-медленно ускоряться. Астероид будет смещаться вслед за машиной — просто за счет силы гравитационного притяжения между скалой и космическим аппаратом. Нужно лишь регулировать силу тяги так, чтобы корабль не улетел прочь. И хотя сила притяжения будет чрезвычайно мала, по расчетам авторов проекта, 20-тонный «трактор» способен увести с опасной траектории 200-метровый астероид всего за один год буксировки.

Аналогичные расчеты проделала группа специалистов из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пенсильвании. Этот проект финансирует Расти Швейкарт — бывший астронавт программы «Apollo» и председатель Фонда В612. Рассматривалось гравитационное влияние «трактора» массой в 1 тонну на гипотетический астероид диаметром 140 метров. Было показано, что даже слабый гравитационный рывок с расстояния в 150 метров позволит менять траекторию космического тела со скоростью 0,22 микрона в секунду.

Свой вариант «гравитационного трактора» предлагает британское отделение корпорации «EADS Astrium». Группа инженеров во главе с Ральфом Корди разработала проект 30-метрового космического аппарата массой 10 тонн. Он будет подходить к опасным астероидам на достаточно близкое (около 48 метров) расстояние. Согласно расчетам, гравитационного воздействия будет достаточно, чтобы отклонить даже массивные астероиды диаметром 400 метров.

Еще более оригинальным выглядит проект инженеров американской компании «SpaceWorks Engineering» (SEI). Их идея состоит в том, чтобы высадить на астероид рой малых роботов, которые будут зарываться в грунт, выбрасывая породу в открытый космос и создавая таким образом импульс для изменения траектории небесного тела. Роботы, над которыми думают в SEI, по сути, являются космическими кораблями массой около 1 тонны и высотой 11 метров и называются «MADMEN» (Modular Asteroid Deflection Mission Ejector Node), что дословно переводится как «Сумасшедшие». На вопрос, сколько роботов потребуется для выполнения поставленной задачи, однозначного ответа нет. Возможно, их понадобится несколько тысяч, а может быть, не больше двух-трех. Выбор зависит от времени предполагаемого столкновения, размера астероида и других факторов.

Вполне возможно, что подготовка увода Апофиса с опасной орбиты потребует высадки на его поверхность астронавта. Случай представится очень скоро — в апреле 2029 года этот астероид пройдет на минимальном расстоянии — всего в 37 500 километров от поверхности Земли (для сравнения, геостационарные спутники находятся на высоте 35 786 километров). К этому моменту у НАСА уже будет в наличии новый космический корабль «Orion», способный летать до Луны, и соблазн воспользоваться случаем может оказаться непреодолимым.

Технологию же высадки отработают еще раньше — в НАСА обсуждается проект полета на шестиметровую космическую глыбу 2007 UN12 и на сорокаметровый астероид 2000SG344. Если какой-нибудь из них утвердят, то астронавты смогут отправиться в исторический полет уже в 2017 году.

Подобная экспедиция станет первым шагом на пути к освоению богатств пояса астероидов. О неизбежности колонизации малых тел Солнечной системы писали еще основоположники космонавтики — например, Константин Циолковский. Благодаря малой, почти нулевой, силе притяжения астероиды являются довольно удобным местом для размещения космических баз и ракетодромов. Отсутствие атмосферы дает возможность с максимальной эффективностью использовать солнечный свет в качестве источника энергии. В то же время некоторые из астероидов являются настоящими сокровищницами. Например, астероид 1986 DA имеет в диаметре 2,3 километра, состоит из сплава железа с никелем и подходит к Земле на достаточно близкое расстояние. Астероид Клеопатра, по внешнему виду очень похожий на кость собаки, имеет довольно приличные размеры (217 километров в длину) и тоже состоит из железно-никелевого сплава. Однако добираться до него долго и скучно — нас разделяют 170 миллионов километров пустоты. Находящийся не так далеко от Земли двухкилометровый астероид Амон целиком состоит из металлов. Стоимость железа и никеля этого астероида оценивается в 8 триллионов долларов, кобальта — в 6 триллионов, металлов платиновой группы — примерно в 6 триллионов.

Специалисты утверждают, что в любом металлическом астероиде диаметром один километр содержатся запасы сырья, пятикратно превышающие годовое потребление стали в мире.

Астероиды могут стать не только источником превосходного сырья, но и основой для создания космических поселений и отелей. И кто знает, может, завтра из астероидов научатся делать межзвездные корабли? И тогда малые планетки Солнечной системы из космического «мусора» превратятся в галактических странников, путешествующих от звезды к звезде…

Как видите, есть достаточно оснований для того, чтобы переориентировать космическую программу с Марса на астероиды.

В рамках вышеупомянутого «Гибкого пути» предложено три конкретные цели, которые можно поставить перед космическими агентствами при изучении астероидов. Первая — научное познание: астероиды могут дать нам бесценную информацию о том, как формировалась Солнечная система. Вторая — предотвращение угрозы из космоса: раньше или позже какой-нибудь из астероидов опасно приблизится к Земле, и мы должны быть готовы к тому, чтобы увести его в сторону. Третья — инвентаризация ресурсов малых тел Солнечной системы: астероиды содержат в себе различные полезные ископаемые, даже обычный водный лед в космосе — это огромная ценность (источник для искусственной биосферы и водородно-кислородного топлива), которая впоследствии будет использована при создании межпланетной инфраструктуры.

К этому списку можно добавить еще и четвертую цель — спортивный интерес, ведь держава, граждане которой высадятся на астероиды, на веки вечные зафиксирует свой приоритет в этой области. В истории уже остались и Юрий Гагарин, и Нейл Армстронг — войдет в историю и имя человека, который первым ступит на поверхность астероида.

Удачные полеты к космическим глыбам способны вызвать примерно тот же энтузиазм у населения, какой вызывали в 1960-е годы полеты на орбиту и к Луне. Тогда нас действительно ждет космический «ренессанс». Причем добиться успеха можно на базе существующих технологий — без строительства огромного и тяжелого межпланетного корабля, к которому пока даже подступиться не могут.

К сожалению, нынешнее руководство российской ракетно-космической отрасли не готово к пересмотру стратегии. По-прежнему основной целью является экспедиция на Марс, хотя уже очевидно, что при том весьма аховом положении дел, которое сложилось в отечественной космонавтике, подготовка к подобному полету выглядит пустым прожектерством.

400-метровый астероид может поразить Землю 13 апреля 2029 года [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.membrana.ru/lenta/?4136

Американские ученые бьют тревогу: Земля должна быть готова к встрече с астероидом Апофис-99942 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.newsru.com/ world/20feb2007/asteroid.html

Анти-Армагеддон: Миссия по спасению [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.popmech.ru/article/2109-anti-armageddon/

Армия сумасшедших роботов может защитить Землю от астероидов [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.membrana. u/articles/global/2004/05/19/204600.html?wire=mainsection

Бесплатное нападение на астероид поможет ученым защитить Землю [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.membrana.ru/lenta/75013

Бог тьмы может взорваться в атомной вспышке [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.membrana.ru/articles/global/2005/07/26/180900.html

Британия планирует построить гравитационный трактор, чтобы защитить Землю от астероидов [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.infuture.ru/article/2337

Гравитационный трактор: Отклонение угрозы [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.popmech.ru/article/5896-gravitatsionnyiy-traktor/

Гравитационный трактор спасет Землю от астероидов [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://it-day.ru/blog/archives/1749

Егоров А. НАСА ищет пришельцев и опасные астероиды / А. Егоров //Комсомольская правда. — 2009. — 13 апр.

Золотые астероиды // Наука и жизнь. — 2001. — № 3.

Изобретен гравитационный тягач для смертельных астероидов [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www. membrana.ru/lenta/75332

Караш Ю. Космическая деятельность России опускается ниже уровня Китая и Индии / Ю. Караш // Независимая газета. — 2008. — 27 окт.

Клубок проблем мешает реализации «лунной» программы NASA [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www. cnews.ru/news/top/index.shtml?2008/07/17/308777#

Коротцев О. Астрономия для всех / О. Коротцев. — СПб.: Азбука-классика, 2004.

Котляр П. У США нет сил на Марс / П. Котляр [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.infox.ru/science/universe/2009/09/09/Amyerikancyy_sochli_.phtml

Мечта под названием 2007 UN12 [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.inopressa.ru/article/27Aug2009/sueddeutsche/asteroid.html

Миссия на астероид. Первая в истории высадка человека на астероид — 2017 [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://galspace.spb.ru/orbita/asteroid.htm

Мушаилов Б. О проблеме кометно-астероидной опасности / Б. Мушаилов [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.astronet.ru/db/msg/1220319

Обнародован проект ядерного перехватчика астероидов [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.membrana.ru/lenta/77548

Первушин А. Грядущий мрак / А. Первушин // Секретные материалы XX века. — 2009. — № 2.

Первушин А. Космическая каменоломня: полезные и вредные свойства астероидов / А. Первушин // Мир фантастики. — 2008. — № 12.

Почти все опасные астероиды найти можно, но нельзя [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.membrana.ru/lenta/77000

Предложен пилотируемый полёт на астероид [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.membrana.ru/lenta/77028

Симоненко А. Астероиды, или Тернистые пути исследований / А. Симоненко. — М.: Наука, 1985.

Специалисты представили высадку людей на астероид [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.membrana.ru/articles/technic/2007/08/01/205600.html

Сурдин В. Неуловимая планета / В. Сурдин. — Фрязино: «Век-2», 2006.

Тренируйтесь на… астероидах! [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://globalscience.ru/article/read/404/

Тунцов А. Кривая дорога ведет NASA в вакуум / А. Тунцов [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.infox.ru/science/universe/2009/09/09/augustinecomissionreportsummaryexpanded.phtml

У NASA нет денег на наблюдение за астероидами, угрожающими столкновением с Землей [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.newsru.com/world/13aug2009/dangerous. html

Ученые вообразили полет на Цереру в поисках жизни [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.membrana.ru/articles/global/2009/04/20/185300.html

Эксперты заклеймили лунную программу NASA как «нежизнеспособную» [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.newsru.ru/world/09sep2009/luna.html

Astronomers Catch Images of Giant Metal Dog Bone Asteroid [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://impact.arc. nasa.gov/news_detail.cfm?ID=38

Coppinger R. NASA plans 'Armageddon' spacecraft to blast asteroid / R. Coppinger [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.flightglobal.com/articles/2007/08/03/215924/nasa-plans-armageddon-spacecraft-to-blast-asteroid.html

Dog-Bone Shaped Asteroid 216 Kleopatra [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://apod.nasa.gov/apod/ap000510. html

Oberg J. Which way for NASA? A step-by-step path / J. Oberg [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.msnbc.msn.com/id/32767421/ns/technology_and_science-space/

Sample I. Closer encounter: Nasa plans landing on 40m-wide asteroid travelling at 28,000mph / I.Sample [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.guardian.co.uk/science/2008/may/07/starsgalaxiesandplanets.spaceexploration

Sonter M. The Technical and Economic Feasibility of Mining the Near-Earth Asteroids / M. Sonter [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.spacefuture.com/archive/the_technical_and_economic_feasibility_of_mining_the_near_earth_asteriods.shtml