Аспос на страже Земли
Под эгидой Государственной корпорации «Роскомос» продолжаются работы по развитию и эксплуатации первой очереди автоматизированной системы предупреждения опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве.
Михаил Викторович Яковлев, доктор технических наук, главный научный сотрудник ФГУП ЦНИИ машиностроения, Королёв, Россия
Игорь Олейников
Юрий Макаров
Михаил Симонов
Игорь Олейников
Юрий Макаров
Михаил Симонов
Статья журнала ВКС, №1 (86) июль 2016
«Основы государственной политики Российской Федерации в области космической деятельности на период до 2030 года и дальнейшую перспективу» утверждены Президентом Российской Федерации в апреле 2013 года. В документе сформулированы цель, задачи, принципы, приоритеты, этапы и основные ожидаемые результаты космической деятельности. В части обеспечения экологии космического пространства сформулированы следующие задачи:
• задачи международного сотрудничества в области космической деятельности, в том числе активное проведение в рамках ООН и других международных форумов принципиальной линии Российской Федерации на сохранение космического пространства исключительно для мирных целей, в частности продвижение мер транспарентности и укрепление доверия в космической деятельности, обеспечение её безопасности и долгосрочной устойчивости, а также активное участие в рассмотрении и решении на международном уровне проблем, связанных с техногенным засорением околоземного космического пространства, включая вопросы предупреждения образования и удаления космического мусора из зоны рабочих орбит космических аппаратов;
• задачи в области обеспечения безопасности космической деятельности, в том числе создание единой государственной системы информационно-аналитического обеспечения безопасности космической деятельности и системы взаимодействия соответствующих федеральных органов исполнительной власти на случай возникновения кризисных ситуаций, связанных с космической деятельностью, включая сегмент взаимодействия на международном уровне, а также обеспечение экологической безопасности космической деятельности, внедрение технологий и конструкций, снижающих образование космического мусора при запусках и эксплуатации изделий ракетно-космической техники.
КОСМИЧЕСКИЙ МУСОР КАК ЛЕГЕНДА ПРИКРЫТИЯ
Главная проблема экологии околоземного космического пространства – его засорение в результате активно развивающейся космической деятельности. Нарастающее количество космического мусора является реальной угрозой дальнейшему освоению космоса и создаёт предпосылки возникновения труднопрогнозируемых конфликтных ситуаций между участниками космической деятельности. Общая масса объектов в области околоземного космического пространства оценивается приблизительно в 6 700 тонн (см. рисунок 1).
.jpg)
В настоящее время каталогизировано около 17 тысяч космических объектов (КО), из них только 1 430 объектов представляют действующие космические аппараты (КА). Количество объектов в области низких околоземных орбит составляет ~77 %, в области ГСО ~6 %, в области высокоэллиптических орбит ~10 % и ~7 % КО расположены на других орбитах, в том числе в области навигационных спутниковых систем.
10 февраля 2009 года над территорией Восточной Сибири на высоте 790 км произошла крупномасштабная авария непреднамеренного столкновения функционирующего космического аппарата США «Иридиум‑33» и российского КА «Космос-2251», который завершил своё активное функционирование задолго до этого события. В результате столкновения образовалось свыше 1960 фрагментов космического мусора, что превышает 10 % от общего числа зарегистрированных космических объектов. Подобные события, по оценкам различных авторов, могут происходить с интервалом приблизительно в 10 лет.
Фактор космического мусора играет важную роль с точки зрения интересов национальной безопасности государств по следующим причинам: космический мусор может служить легендой прикрытия целенаправленных действий против космических средств потенциального противника, например с использованием малых космических аппаратов; ситуации, связанные с космическим мусором, могут быть истолкованы как посягательство на права, технические средства и свободу действий в космосе и стать предлогом для военных действий; информация о техногенном загрязнении околоземного космического пространства характеризует фоноцелевую обстановку и должна учитываться при планировании операций в космосе.
МЕЖДУНАРОДНАЯ ПРОБЛЕМА
На рисунке 2 представлены международные организации – участники работ по проблеме космического мусора. Техническую политику в области космического мусора в основном определяет Межагентский координационный комитет по космическому мусору (МККМ), образованный в 1993 году в городе Калининграде (ныне Королёв) на базе Центрального научно-исследовательского института машиностроения, в который в инициативном порядке собрались представители НАСА, Европейского космического агентства и Японии.
.jpg)
Тонкая грань, отделяющая техническую политику от международной, стала прозрачной в 1994 году. При молчаливом согласии агентств – членов Межагентского координационного комитета по космическому мусору – средства массовой информации за рубежом развернули широкомасштабную кампанию, обвинив Россию в радиоактивном засорении космоса. Россией были представлены сведения о преобладающей ответственности США за радиоактивное засорение космоса, и с тех пор дискуссия по данному вопросу не возобновлялась.
Главным нормативным документом в области космического мусора являются «Руководящие принципы «Межагентского координационного комитета по космическому мусору» по предупреждению образования космического мусора» (см. рисунок 3). Положения этого документа составляют основу соответствующих международных стандартов, решений по лицензированию, использованы в национальных стандартах космических агентств. Они определяют защищаемые зоны околоземного космического пространства; период пребывания отработавших космических аппаратов в зоне низких околоземных орбит; формулу для определения высоты увода отработавших космических аппаратов относительно геостационарной орбиты (ГСО); требования к космическим аппаратам (в части минимизации отделяемых фрагментов в процессе выведения; исключения самопроизвольных подрывов; пассивации всех систем по завершении активного функционирования).
.jpg)
Вся деятельность западных партнёров в Межагентском координационном комитете по космическому мусору, в других международных организациях была направлена на то, чтобы найти способ наложить ограничения на космическую деятельность России под предлогом решения проблем космического мусора. Так, в ходе дискуссий в комитете были проигнорированы предложения России о нераспространении правил увода в плотные слои атмосферы на космические аппараты с ядерными энергетическими установками, что соответствовало принципам, касающимся использованию ядерных источников энергии в космическом пространстве.
В 2004 году «Руководящие принципы Межагентского координационного комитета по космическому мусору» было предложено утвердить как документ ООН. Российская делегация предложила уточнить некоторые формулировки документа, однако консенсус по данному вопросу не был достигнут. Потребовалось три года напряжённой работы, прежде чем в 2007 году на 44‑й сессии Научно-технического подкомитета согласованное решение было найдено. В январе 2008 года на 62‑й сессии Генеральной ассамблеи ООН были одобрены «Руководящие принципы Комитета ООН по космосу по предупреждению образования космического мусора».
Документ имеет добровольный характер и юридически не обязателен для исполнения. Его рекомендуется применять ко всем вновь разрабатываемым изделиям. Для ранее разработанных изделий он применяется «по мере возможности». Признаются исключения, обусловленные действующими договорами и принципами ООН.
Западные партнёры не были удовлетворены достигнутым результатом, поэтому по их инициативе в 2010 году в повестку дня Научно-технического подкомитета был включён пункт «Долгосрочная устойчивость космической деятельности». В 2011 году была образована рабочая группа для подготовки соответствующих руководящих принципов ООН, причём главной темой дискуссии по-прежнему оставался космический мусор и, в первую очередь, мониторинг обстановки в космосе и безопасность космических операций. Дополнительно рассматривалась тема космической погоды и, что вообще выходит за рамки компетенций Научно-технического подкомитета, нормативные режимы и руководство по управлению космической деятельностью. К настоящему времени проект руководящих принципов подготовлен.
В части космического мусора и космической погоды краткое изложение технической сути принципов сводится к следующему:
• последовательное развитие практики регистрации космических объектов, организация информационного обмена;
• установление критериев и процедур активного удаления космических объектов с орбиты и операций по уничтожению находящихся на орбите космических объектов;
• оценка вероятности сближения космических объектов на орбитальных этапах управляемого полёта;
• оценка вероятности возможных сближений вновь запускаемых объектов с объектами, находящимися в околоземном космическом пространстве;
• коллективное использование данных мониторинга космического мусора;
• реализация мер по предупреждению образования космического мусора;
• развитие моделей космической погоды и механизмов её прогнозирования и сбор информации о сложившейся практике уменьшения воздействия космической погоды;
• обмен оперативными данными о космической погоде и прогнозами;
• предупреждение опасных изменений параметров космической среды в результате преднамеренных воздействий.
Как видно из перечисленных тезисов, основная часть принципов сосредоточена на тематике контроля космического пространства и обеспечения безопасности космических операций. По этой причине особую актуальность приобретают работы, проводимые по инициативе «Роскосмоса», по созданию и развитию автоматизированной системы предупреждения опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве (АСПОС).
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ АСПОС
В дополнение к действующим средствам контроля космического пространства, имеющимся в Российской Федерации, под эгидой госкорпорации «Роскосмос» продолжаются работы по развитию и эксплуатации первой очереди автоматизированной системы предупреждения опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве, функционально предназначенной, среди прочего, для применения в рамках международного сотрудничества.
Основные задачи автоматизированной системы предупреждения опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве (см. рисунок 3): мониторинг космических объектов, представляющих потенциальную опасность для пилотируемых и автоматических космических аппаратов; прогноз развития опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве (в частности, опасные сближения объектов космического мусора с функционирующими космическими аппаратами, сход с орбиты космических объектов повышенного риска); контроль за выполнением мероприятий по уводу отработавших ступеней ракет-носителей, разгонных блоков и космических аппаратов в зоны захоронения или на орбиты с ограниченным сроком существования.
КАК РАБОТАЕТ АСПОС
К настоящему времени созданы базовые комплексы системы, включая Главный информационно-аналитический центр (центральное ядро) и сегменты получения информации; организовано взаимодействие между «Роскосмосом» и Министерством обороны Российской Федерации и Российской академией наук при решении задач наблюдения, анализа и прогнозирования техногенной обстановки в околоземном космическом пространстве; отрабатываются организационно-технические процедуры взаимодействия автоматизированной системы предупреждения опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве с операторами космических аппаратов российской орбитальной группировки в части выявления и предупреждения опасных сближений с другими орбитальными объектами; создаются специализированные средства «Роскосмоса» в составе необходимого количества экспериментальных оптических пунктов наблюдения за космическими объектами.
Посредством автоматизированной системы предупреждения опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве обеспечивается участие «Роскосмоса» в проведении международных тестовых кампаний по сопровождению опасных космических объектов, прекращающих существование на орбите.
В 2011 – 2012 годах во взаимодействии с автоматизированной системой предупреждения опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве было совершено четыре манёвра уклонения Международной космической станции. Выявлено более 1 500 сближений фрагментов космического мусора с космическими аппаратами российской орбитальной группировки. В этот период осуществлено оперативное баллистико-информационное сопровождение схода с орбит более 50 космических объектов с определением времени и района падения (см. рисунок 5).
Создан Главный информационно-аналитический центр автоматизированной системы предупреждения опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве, функциональная схема которого представлена на рисунке 4.
.jpg)
.jpg)
При выполнении поставленных задач автоматизированная система предупреждения опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве взаимодействует с Центром контроля космического пространства системы контроля космического пространства Министерства обороны Российской Федерации. Организовано взаимодействие с Институтом прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН, Институтом земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн имени Н. В. Пушкова РАН, Институтом солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН.
Средства автоматизированной системы предупреждения опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве задействованы и при решении вопросов обеспечения безопасности полёта МКС.
Одним из основных направлений последующего развития автоматизированной системы предупреждения опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве можно считать расширение международного сотрудничества по вопросам выявления опасных ситуаций и предупреждения о них, включая разработку и реализацию организационно-технических процедур взаимодействия автоматизированной системы предупреждения опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве со структурами, обеспечивающими решение аналогичных задач, в США, европейских и других государствах; расширение состава российских и зарубежных потребителей информации автоматизированной системы предупреждения опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве об опасных событиях; разработку и совместное использование дополнительных средств наблюдения за космическими объектами; совместный анализ сложных космических ситуаций в околоземном космическом пространстве.
ПРОТИВОБОРСТВО ВЕДУЩИХ КОСМИЧЕСКИХ ДЕРЖАВ И РОЛЬ ВЭС ВКС
Анализ показывает, что на современном этапе новым вызовом космической деятельности стало противоборство ведущих космических держав в условиях мирного времени с целью создания и наращивания превосходящего космического потенциала для противостояния потенциальному противнику, занятия наиболее выгодных орбитальных и частотных позиций. Особую актуальность приобретают вопросы контроля космического пространства и обеспечения безопасности космических операций. Эффективная организация работ в этой области требует скоординированной деятельности всех министерств и ведомств, принимающих участие в организации и проведении космической деятельности, а информационное обеспечение космической деятельности России – скорейшей реализации Положения о порядке информационного взаимодействия Минобороны России и «Роскосмоса» при решении задач наблюдения, анализа и прогнозирования техногенной обстановки в околоземном космическом пространстве.
Для определения критериев оценки опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве, формирования полётных правил с учётом информации Минобороны России об обстановке в околоземном космическом пространстве и организации взаимодействия с зарубежными партнёрами по анализу опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве целесообразно создать совместную рабочую группу Минобороны России и «Роскосмоса».
Вневедомственный экспертный совет по вопросам воздушно-космической сферы обладает специальным консультативным статусом при ООН и может внести значительный вклад в отстаивание позиций России по перечисленным вопросам на основе координации взаимодействия Роскосмоса и Воздушно-космических сил России, в первую очередь в интересах развития автоматизированной системы предупреждения опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве и её международного сегмента.
Юрий МАКАРОВ, доктор экономических наук, директор сводного департамента стратегического планирования и государственных космических программ госкорпорации «Роскосмос»,Михаил СИМОНОВ, заместитель директора сводного департамента стратегического планирования и государственных космических программ госкорпорации «Роскосмос»,Михаил ЯКОВЛЕВ, доктор технических наук, заместитель начальника Центра системного проектирования ФГУП «ЦНИИмаш»,Игорь ОЛЕЙНИКОВ, доктор технических наук, начальник научно-тематического комплекса АО «Научно-производственная корпорация «Системы прецизионного приборостроения».По материалам доклада «Организация взаимодействия «Роскосмоса» и Воздушно-космических сил России в интересах развития автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве».
ЛИТЕРАТУРА
Военно-промышленный курьер. 2015. №15 (581). Электронная версия
Там же. Основы государственной политики Российской Федерации в области космической деятельности на период до 2030 года и дальнейшую перспективу утверждены Президентом Российской Федерации 13 апреля 2013 года. Там же. Liou J.-C., Johnson N.L. Controlling the Growth of Future LEO Debris Populations with Active Debris Removal // Acta Astronautica. 2010. V. 66. №5-6. P. 648 – 653
Космический мусор. Книга 1: Методы наблюдения и модели космического мусора. М., 2014
Makarov Y, Gorobets D. Yakovlev M. Space Debris and Challenges to Safety of Space Activity // International Interdisciplinary Congress on Space Debris. 7 – 9 May 2009. Montreal, 2009
Yakovlev M., Lukiyashchenko V. The Problem of Space Environment Radioactive Pollution // Space Forum. 1996. V. 1. P. 103 – 107
Договоры и принципы Организации Объединённых Наций, касающиеся космического пространства. Принципы, касающиеся использования ядерных источников энергии в космическом пространстве, принятые 14 декабря 1992 года (резолюция Генеральной ассамблеи 47/68)
Обновлённый свод проектов руководящих принципов обеспечения долгосрочной устойчивости космической деятельности. Комитет по использованию космического пространства в мирных целях, Научно-технический подкомитет. Пятьдесят вторая сессия. Вена, 2 – 13 февраля 2015 года.
4034 
