Угроза из космоса

После падения Челябинского метеорита уже никто, пожалуй, не сомневается в наличии угрозы катастрофических падений небесных тел на Землю. Такие события многократно происходили в истории нашей планеты, что приводило в ряде случаев почти к полному уничтожению ее биосферы . Подобное может случиться в любой момент в настоящем или будущем. Подтверждением этому является тот факт, что вблизи Земли ежегодно пролетает около двух сотен астероидов. Например, за период с 11 апреля 2018 года по 11 апреля 2019 года в сфере притяжения Земли, радиус которой составляет около одного миллиона километров, пролетел 181 астероид размером от 1 до 110 м . То есть наша планета находится под постоянным обстрелом, к счастью, не прицельным (рис.1).

Рис. 1. Астероиды, пролетевшие в сфере притяжения Земли за один год

Наличие космической угрозы обусловливает необходимость принятия мер защиты от нее. На важность проведения таких работ указывают документы как международных организаций - ООН, ПАСЕ, Всемирной федерации ученых, так и национальных - Совета Федерации и Совета безопасности Российской Федерации, МЧС России, РАН, конгресса США и ряда других.

Меры защиты

Ответом на астероидно-кометную опасность (АКО) может стать создание международной системы планетарной защиты (СПЗ) . Возможность ее создания подтверждается тем, что в свое время в СССР, США и других странах были созданы практически все базовые компоненты СПЗ - образцы ракетно-космической техники, ядерного оружия, средств связи и т.п. Одним из возможных вариантов построения СПЗ может стать разработанный в России проект международной СПЗ «Цитадель» . Данная система будет включать два эшелона - краткосрочного (оперативного) реагирования (ЭКР) и долгосрочного реагирования. Ее основу составит ЭКР «Цитадель-1» . Необходимость создания этого эшелона вызвана тем, что около 99,9 % астероидов, сближающихся с Землей, имеют размеры от десятков (типа Челябинского и Тунгусского) до сотен метров, и поэтому их обнаружение будет возможно, скорее всего, за несколько суток/недель/месяцев до столкновения. Следовательно, для обеспечения оперативного реагирования на эту угрозу необходимо создание находящегося в постоянной готовности эшелона оперативного реагирования.

Для обеспечения оперативного реагирования на астероидно-кометную угрозу необходимо создание находящегося в постоянной готовности эшелона оперативного реагирования

Разработка принципов построения и проектного облика ракетно-космических и других компонентов ЭКР осуществлялась Центром планетарной защиты с рядом российских организаций. В результате было показано, что ЭКР «Цитадель-1» может быть создан на базе существующих технологий в течение пяти-семи лет. Его работа будет включать следующие основные операции:

1. Обнаружение опасных объектов

Обнаружение опасных небесных тел (ОНТ) будет осуществляться средствами наземно-космической службы наблюдения. Ее основу составит космический сегмент наблюдения (КСН) (рис. 2). В его состав войдут космические аппараты (КА) - наблюдатели, снабженные телескопами, работающими в видимом и инфракрасном диапазонах спектра. Эти КА могут размещаться на околоземных и межпланетных орбитах.

КСН обеспечит гарантированное обнаружение ОНТ, приближающихся даже со стороны Солнца, как минимум за несколько суток до столкновения, что наземными телескопами сделать невозможно.

Рис. 2. Обнаружение ОНТ

2. Изучение и разведка

После обнаружения ОНТ к изучению его характеристик подключатся наземные и космические средства наблюдения, в зоне контроля которых оно находится (рис. 3). Для этого будут использоваться как оптические телескопы, так и планетные радиолокаторы, а также военные средства контроля космического пространства . Для более детального изучения характеристик ОНТ к нему будут запущены КА-разведчики малого класса.

В результате комплексной обработки полученной информации будет построена инженерная модель ОНТ и выбран оптимальный вариант защиты от него.

Рис. 3. Изучение и разведка ОНТ

3. Перехват

Для воздействия на ОНТ с целью его отклонения с попадающей траектории или, в случае необходимости, его разрушения, будут запускаться КА-перехватчики со средствами воздействия (рис. 4). При этом будут применяться главным образом средства импульсного (сильного) воздействия – кинетические ударники и ядерные взрывные устройства. Это связано с краткостью времен подлета ОНТ к Земле и высокими скоростями встречи с ними КА-перехватчиков.

Как показывают результаты работ, выполненных российскими и зарубежными специалистами , современные ядерные технологии позволяют организовать отклонение или разрушение ОНТ размером до нескольких сотен метров, то есть защитить нас примерно от 99,5 % опасных астероидов. Защита от остальных 0,5 % более крупных астероидов и кометных ядер, которые будут обнаруживаться за многие годы до столкновения, будет осуществляться средствами эшелона долгосрочного реагирования.

Рис. 4. Перехват ОНТ

 Таким образом, у нас имеются все необходимые технологии для создания ЭКР. И в настоящее время представляется уникальная возможность для его создания в кратчайшие сроки. Этому способствуют два обстоятельства. Первое заключается в большом количестве астероидов, ежегодно пролетающих вблизи Земли, что позволяет использовать околоземное космическое пространство в качестве своеобразного полигона для их изучения и отработки компонентов СПЗ.

Снятие с вооружения самых мощных в мире межконтинентальных баллистических ракет шахтного базирования РС-20 «Воевода» позволит применить средства, которые разрабатывались в военных целях, не для уничтожения, а для защиты всего человечества

Вторым обстоятельством является намечаемое снятие с вооружения самых мощных в мире межконтинентальных баллистических ракет (МБР) шахтного базирования РС-20 «Воевода» . Уникальные характеристики этих МБР, в частности высокая степень готовности к запуску, могут сделать их важнейшим компонентом ЭКР. При этом они могут стать эффективным средством для запуска КА различного назначения, предназначенных как для изучения пролетающих вблизи Земли астероидов и других космических исследований, так и для отработки КА-разведчиков и КА-перехватчиков. Следовательно, у нас появляется уникальная возможность применения средств, которые разрабатывались в военных целях, не для уничтожения, а для защиты всего человечества.

Характеристики РН «Воевода» с разгонным блоком

Эффективность использования МБР РС-20 в качестве ракеты-носителя (РН), получившей название «Днепр» (рис. 5), подтверждена многократными успешными запусками КА. Масса полезного груза, выводимого этой РН с космодрома Байконур на опорную круговую орбиту высотой 300 км и наклонением 51,8 град. достигает 3200 кг .

Рис. 5. РН «Днепр»

Для выведения КА на высокие околоземные орбиты, а также на межпланетные траектории РН «Днепр» необходимо дооснастить разгонным блоком (РБ). В качестве такого РБ может быть использован РБ типа «Бриз-КМ», разработки КБ «Салют», или «Лифт» (рис. 6), который разрабатывался в НПО имени С.А. Лавочкина. Силовая конструкция и блок баков этого РБ взяты с РБ «Л» РН «Молния-М», а система управления и маршевая двигательная установка - с РБ «Фрегат». Это позволит минимизировать затраты на его создание и отработку.

Рис. 6. РБ «Лифт» с КА

Начальная масса космической головной части (КГЧ), включающей РБ «Лифт» и КА, составляет 7150 кг . Увеличение массы КГЧ потребует включения маршевого двигателя РБ для ее довыведения на опорную орбиту. В итоге конечная масса КГЧ на опорной орбите высотой 200 км составит 5445 кг. Она включает сухую массу РБ – 740 кг и 3910 кг топлива, а также массу КА – 795 кг.

Данный РБ может обеспечить выведение такого КА на межпланетные траектории со скоростью около 4 км/с (на границе сферы притяжения Земли). Это позволит осуществлять экспедиции, например, к малым телам Солнечной системы от орбиты Венеры до Марса и дальше.

Массы КА, выводимые на различные околоземные орбиты с космодрома Байконур, приведены в табл. 1.

                                                                                   Таблица 1.

На окололунную орбиту может быть выведен КА массой около 700 кг, а на поверхность Луны может быть доставлен аппарат массой около 300 кг.

Таким образом, РН «Днепр» с РБ «Лифт» или «Бриз-КМ» может обеспечить выполнение широкого спектра экспедиций в околоземном и межпланетном космическом пространстве, включая проведение экспериментов по изучению астероидов, сближающихся с Землей, и отработку компонентов СПЗ . А поскольку среди этих астероидов встречаются объекты со скоростями всего в единицы километров в секунду, у нас появляется уникальная возможность совершить посадку на них для проведения исследований на поверхности и даже доставки грунта на Землю.

Среди астероидов, сближающихся с Землей, встречаются объекты со скоростями всего в единицы километров в секунду – это дает уникальную возможность совершить посадку на них для проведения исследований на поверхности

С высокоскоростными астероидами можно будет проводить динамические ударные эксперименты. Причем возможности экспедиций к небесным телам можно будет расширить путем стыковки на опорной орбите двух и более КГЧ.

Выводы и рекомендации:

1. Снятие с вооружений МБР РС-20 («Воевода»), не имеющих аналогов в мире, предоставляет уникальную возможность применения этих средств, которые разрабатывались в военных целях, для проведения мирного исследования космического пространства и для защиты всего человечества от угрозы катастрофических столкновений с Землей астероидов и ядер комет.

2. Использование конверсионного варианта этой МБР - РН «Днепр» с дополнительным РБ – позволит, в частности, организовать экспедиции к астероидам, пролетающим в околоземном космическом пространстве, а также к другим объектам Солнечной системы.

3. В ходе проведения этих экспедиций возможно проведение широкого спектра экспериментов как по изучению астероидов дистанционными и прямыми (контактными) методами, включая доставку образцов грунта на Землю, так и одновременно по отработке методов и средств системы планетарной защиты.

4. Осуществление экспедиций к пролетающим вблизи Земли астероидам существенно сократит сроки, снизит стоимость и повысит эффективность проведения космических экспедиций к малым небесным телам и отработки компонентов системы планетарной защиты.

5. Это также будет стимулировать проведение фундаментальных и прикладных исследований в различных областях, что создаст серьезный научно-технологический задел для развития российской и мировой науки и техники.

6. Учитывая глобальный характер проблемы защиты от АКО, появится возможность организации международного сотрудничества и привлечения международного финансирования для ее решения.

7. В целях применения МБР РС-20 «Воевода» для космических исследований, а также создания и отработки компонентов международной системы планетарной защиты необходимо обеспечить консервацию этих МБР и дооснащение их разгонными блоками.

Литература

1.    Медведев Ю.Д., Свешников М.Л., Сокольский А.Г., Тимошкова Е.И., Чернетенко Ю.А., Черных Н.С., Шор В.А. Астероидно-кометная опасность / Под ред. А.Г. Сокольского. СПб.: ИТА РАН – МИПАО, 1996. 244 с.

2.    NEO Earth Close Approaches [Электронный ресурс]/ / CNEOS. URL: https://cneos.jpl.nasa.gov/ca/ (Дата обращения: 11.04.2019).

3.    Зайцев А.В. Некоторые принципы построения системы предотвращения столкновений Земли с астероидами и кометами. Труды XXIII чтений К.Э. Циолковского (Калуга, 13-16 сентября 1988 г.). Секция «Проблемы ракетной и космической техники». М.: ИИЕТ АН СССР, 1989. С. 141-147.

4.    Бармин И.В., Дегтярев А.В., Махутов Н.А., Мусабаев Т.А., Таранов А.А., Адушкин В.В., Бакланов О.Д., Болов В.Р., Галимов Э.М., Зайцев А.В., Ларионов В.И., Суханов С.А., Сущев С.П. Международная система планетарной защиты «Цитадель». Концепция создания. НП «Центр планетарной защиты», 2012 г. 24 с.

5.    Bashilov A.S., Volk I.P., Gofin M.Ja., Zaitsev A.V., Konyukhov S.N., Pobedonostsev К.А., Slyunyaev N.N. Possible Approaches to Implementation of “Citadel-1” International Planetary Defense System Project. In "Space for Security and Prosperity on the Peoples". Editors: J.-M. Contant and V.A. Menshikov. Moscow: A.A. Maksimov Space Systems Research Institute, 2010, pp. 154-163.

6.    Арсеньев Г.И., Семенов Б.И., Торговкин С.Н., Трекин В.В. Двойное использование систем ракетно-космической обороны в интересах решения проблемы астероидно-кометной опасности // Информационно-измерительные и управляющие системы, 2006. Т. 4. № 5. С. 5–12.

7.    Shubin O.N., Nechai V.Z., Nogin V.N., Petrov D.V., Simonenko V.A. Nuclear Explosion Near Surface of Asteroids and Comets. Common Description of the Phenomenon. Proceeding of the Planetary Defense Workshop (Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California, 22-26 May 1995). Livermore, CA, 1995, pp. 383-396.

8.    Грищенко Н. В Минобороны заявили о скором начале утилизации «Сатаны» [Электронный ресурс] // Российская газета. URL: https://rg.ru/2018/03/12/v-minoborony-zaiavili-o-skorom-nachale-utilizacii-raket-satana.html/ (Дата обращения: 15.04.2019).

9.    Энергетические характеристики доработанной ракеты РС-20 при выведении на круговую орбиту [Электронный ресурс] // Космотрас. URL: http://www.kosmotras.ru/Energetika/ (Дата обращения: 15.04.2019).

10. Расчет массовых характеристик КА «Резонанс» с ДУ «Лифт» при выведении на РН «Днепр» с космодрома Байконур управление с КА [Электронный ресурс] // Резонанс. URL: http://www.iki.rssi.ru/resonance/53.html (Дата обращения: 18.04.2019).

11. Зайцев А.В., Петров Д.В., Ногин В.Н., Елсуков В.П., Краснослабодцев Д.А., Симоненко В.А., Сорока А.И. Многоцелевые экспедиции к астероидам, пролетающим вблизи Земли // Воздушно-космическая сфера. 2018. № 2. С. 22-29. 

© Бакланов О.Д., Бублий В.П., Галимов Э.М., Дремов В.В., Зайцев А.В., Махутов Н.А., Симоненко В.А., 2019

История статьи:

Поступила в редакцию: 19.04.2019

Принята к публикации: 09.05.2019

Модератор: Гесс Л.А.

Конфликт интересов: отсутствует

Для цитирования:

Бакланов О.Д., Бублий В.П., Галимов Э.М., Дремов В.В., Зайцев А.В., Махутов Н.А., Симоненко В.А. «Воевода» на страже планеты // Воздушно-космическая сфера. 2019. № 2. С.32-39.