Франческа. Повелителька траєкторій

* * *

Катастрофа в космосі. Наш із Франческою найстрашніший кошмар — зіткнення супутників на орбіті. І таке вже було. Щоправда, ми тут не винні.

У навколоземному просторі доволі багато місця Та все одно там є своєрідні магістралі й шосе, які називаються «орбіти», «траєкторії» або «коридори». Є й регулювання руху — ним займаються спеціальні командні центри, в НАСА їх кілька. Свої командні центри є у Європейської космічної агенції (ESA) і в космічних агенцій інших країн. В Україні, наприклад, за це відповідає Національний центр управління та випробувань космічних засобів. Свої центри стеження є також у компаній-операторів сателітів. Наприклад, в Iridium, про яку мова піде нижче. Свою систему трекінгу й корекції має також GPS, яка оперує своїми супутниками сама — вона підпорядковується U. S. Air Force Space Command. Найближчий до нас їхній трекінг-центр знаходиться в сусідньому Нью-Гемпширі, а взагалі ці командні пункти розкидані по цілому світі.

Усі ми дуже тісно комунікуємо, оскільки приблизна кількість усіх сателітів тільки на навколоземних орбітах різних рівнів уже перевалила за тисячу. І половина з них належить США. Загалом же кількість літаючого навколо Землі залізяччя, разом з діючими і недіючими супутниками, відпрацьованими ступенями ракет та іншим мотлохом, наближається до 20 тисяч. На перший погляд, це не так і багато. Уявіть собі, що населення такого невеличкого міста, як Долина Івано-Франківської області, у повному складі запустили на всі навколоземні орбіти. Та там Зеник до Геника не докричиться! І все ж, наприклад, на низьких орбітах (LEO), літає досить велике скупчення супутників та космічного сміття.

10 лютого 2009 року об 11:55 дня в містечку Бесезда, що в штаті Меріленд, неподалік столиці США, Джон Роджерс, оператор мережі Iridium, утратив сигнал з одного зі своїх сателітів. Одразу в клієнтів Iridium у Північній Європі та на Алясці пропав зв’язок.

Телефон служби підтримки розривався дзвінками від розгніваних клієнтів — операторів нафтових платформ у Північному морі, траулерів у Тихому океані та рейнджерів на Алясці.

Роджерс розгубився — зв’язок був ще п’ять-десять хвилин тому і раптом зник. Оператор запитав дані телеметрії — телеметрію супутника передають інші передавачі з незалежним живленням од сонячних батарей, вони працюють навіть тоді, коли сам сателіт несправний. Але у відповідь одержав повну тишу. Жодної цифри.

Перевіривши телеметрію з двох незалежних станцій, Роджерс зрозумів, що сталася біда.

«Я сидів і відмовлявся вірити — всі дані вказували на те, що ми супутник втратили. Ні, не просто зв’язок втратили, а втратили його фізично. У це складно було повірити», — розповідав мені Джон.

Тодішній речник Стратегічного командування Збройних сил США лейтенант Чарлі Дрей сказав, що перша підозра на зіткнення з’явилася тоді, коли посадові особи Iridium зв’язалися зі штабом Стратегічного командування й повідомили, що вони втратили контакт з одним зі своїх супутників.

«Незабаром після цього звернення, хвилин через двадцять, наш центр космічних спостережень доповів, що вони спостерігали кілька нових об’єктів на орбіті трохи нижчій, ніж орбіта Iridium-33», — сказав мені Дрей.

«Після цього стало ясно, що це саме зіткнення, оскільки наш Центр спостерігає за космічним простором США і безперервно відстежує понад 18 тис. окремих техногенних об’єктів. І поява нових означає тільки одне — сталась халепа».

Iridium-33 важив 1234 фунти, тобто 560 кілограмів. Його запустили 1997 року на середню навколоземну орбіту (MEO), і він справно обслуговував північний сектор. До 11:55 дня 10 лютого 2009 року. Зіткнення сталося на висоті 490 миль, або 789 кілометрів, над територією Росії, десь над півостровом Таймир. Зі швидкістю 11,7 км/с, або 42 120 км/год., і під кутом 102,2 градуса Iridium зіштовхнувся з російським військовим супутником «Космос-2251». Унаслідок катастрофи утворилося понад 600 уламків, які продовжили свій політ по векторах траєкторій супутників.

Про російський військовий супутник «Космос-2251», вагою 1984 фунти (900 кілограмів), відомо небагато. Його було запущено 1993 року з космодрому Плєсецьк, і працював він аж цілі два роки, після чого його законсервували. 900-кілограмова залізна банка з «ламповими транзисторами» літала навколо Землі цілих 14 років, щоб потім зіштовхнутися з Iridium-33.

Дуже показово, що в супутника була цілковито відсутня система маневрування. Тобто коригувати його орбіту було неможливо. По суті, цей супутник справді нічим не відрізнявся від звичайної консервної банки. Саме після цього випадку в НАСА серйозно задумались про систему стеження і корекції космічних апаратів, частиною якої є і ми з Франческою.

Річ у тому, що супутники й космічні кораблі потребують постійної корекції, внаслідок впливу на них:

1) гравітації та магнітного поля;

2) «сонячного вітру» для високоорбітальних супутників та атмосферного гальмування для низькоорбітальних;

3) власної інерції, котра утворилась внаслідок маневрів.

Що точніше утримуєш супутник на заданій траєкторії, то точніші будуть дані й чистіший сервіс. Саме тому GPS працює, мов годинник, а його російський аналог ГЛОНАСС — тільки при хорошій погоді і по непарних днях.

Узагалі, якщо порівняти, то ми намагаємось утримувати супутники в коридорі радіусом приблизно кількасот метрів (у кожного супутника свої індивідуально допустимі параметри відхилення). А росіяни, за нашими спостереженнями, літають у «трубах» діаметром кілька кілометрів.

Порівняйте — кількасот метрів і кілька кілометрів. Так і власний супутник загубити можна.

Тоді, 2009 року, Iridium загалом мав 72 супутники, тож за кілька годин їх було переорієнтовано так, щоб у клієнтів, які в результаті аварії опинилися в «глухій зоні», знову з’явився зв’язок.

Тепер НАСА постійно спостерігає за двома хмарами, що утворилися після катастрофи. Ніколас Джонсон, який займається проблемою космічного сміття в Центрі Джонсона у Г’юстоні, стверджує, що прямої загрози для МКС ці хмари не несуть, оскільки орбіта МКС пролягає значно нижче, на висоті приблизно 220 миль (354 кілометри).

Однак з часом хмари мають тенденції до зниження, а це вже небезпечно.

Наприклад, у січні 2012 року МКС довелося відводити в сторону, щоб уникнути зіткнення з великим уламком од тієї аварії. Залізяка мала пройти всього за кілометр од станції.

Коли ми отримуємо кейс на корекцію, то в ньому вказано всі небезпеки, що можуть очікувати сателіт або космічний корабель у нашому секторі. Ці дані дає нам Центр Стратегічного командування США. Франческа обробляє дані і вираховує міру небезпеки. Потім ми вираховуємо поточну траєкторію, диферент, і повертаємо супутник, зонд чи корабель на місце.

І це все заради того, щоб не допустити лиха, що сталося за п’ять хвилин до полудня 10 лютого 2009 року.