Ядовитый след «Протона» и невидимый рой на орбите

Падение российской ракеты-носителя «Протон» вновь заставило говорить о проблеме, которая тянется с первых дней космической эры — о космическом мусоре. Но на этот раз тревогу вызвало не только то, что вращается на орбите, а то, что рухнуло на землю. В баках аварийного «Протона» оставалось около 219 тонн гептила — высокотоксичного ракетного топлива. При ударе оно частично испарилось, и над местом падения повисло ядовитое облако.

Гептил — вещество первого класса опасности. По данным Всемирной организации здравоохранения, даже малые дозы вызывают тяжёлые отравления: страдают кровь, печень, нервная система. И это не единичный выброс. Каждый запуск с Байконура, даже успешный, оставляет свой токсичный след. Отработанные ступени и остатки топлива падают на районы Сибири и Алтая. Если «Союзы» работают на сравнительно безвредной смеси керосина и жидкого кислорода, то «Протоны» заправляют именно гептилом. Независимые эксперты оценивают площадь загрязнённых территорий в 100 миллионов гектаров, а количество выпавшего на землю гептила — в десятки тонн.

Но даже то, что благополучно добирается до орбиты, со временем превращается в угрозу. Отработавшие спутники и ракетные ступени не исчезают — они годами кружат вокруг Земли, пополняя и без того плотный рой рукотворных обломков.

Болты, скобы и «межпланетные айсберги»

В фантастических романах столкновение с космическим мусором — это драматический эпизод: астронавты в ужасе, хладнокровный пилот уводит корабль от несущейся глыбы. Но реальность, пожалуй, скоро догонит вымысел. Только угроза исходит не от астероидов, а от того, что мы сами оставили на орбите. Немецкий астроном Михаэль Освальд подсчитал: вокруг Земли носятся свыше 330 миллионов объектов размером более миллиметра, созданных руками человека. Это брошенные спутники, отработавшие двигатели, потерянные инструменты, крышки, колпачки, болты и скобы, которые высвобождаются при отделении ступеней, шлаки из твердотопливных двигателей — и, главное, бесчисленные осколки взорвавшихся аппаратов.

Взрывы на орбите — не редкость. Причиной могут стать электрохимические реакции в старых аккумуляторах или разрушение топливных баков, когда остатки горючего внезапно смешиваются. Военные спутники-шпионы зачастую подрывают намеренно. После каждого такого инцидента образуется целое облако фрагментов, которое постепенно расползается по околоземному пространству.

Большая часть этого мусора скапливается на самых оживлённых орбитах — в нескольких сотнях километров от Земли, а также на геостационарной орбите, удалённой на 36 тысяч километров. Размер подавляющего большинства объектов не превышает сантиметра, но даже такая «мелочь» на скорости в несколько километров в секунду способна разрушить действующий спутник или пробить обшивку пилотируемого корабля.

Кто следит за небесной свалкой?

Система радиолокационных станций США постоянно отслеживает около одиннадцати тысяч объектов, которые официально классифицируются как космический мусор. На низких орбитах удаётся разглядеть обломки диаметром от десяти сантиметров, на геостационарной — только те, что крупнее метра. Все занесённые в каталог объекты регистрирует Североамериканский штаб противокосмической обороны (NORAD). Но миллионы более мелких частиц остаются невидимыми — и оттого ещё более опасными.

Космические снаряды: от пылинки до гранаты

Со дня зарождения космонавтики проблема мусора на орбите только обостряется. Падение ракеты-носителя «Протон» в очередной раз напомнило: околоземное пространство давно превратилось в свалку, где на огромных скоростях носятся тысячи обломков. И столкновение с любым из них может обернуться катастрофой. Например, столкновение спутников над Сибирью породило 514 обломков, и это лишь один из известных инцидентов.

О масштабах бедствия мы судим по косвенным данным. Плотность распределения мелких объектов фиксируют эпизодически — например, изучая вмятины и пробоины на деталях спутников, которые удалось вернуть на Землю. После замены солнечного паруса на телескопе «Хаббл» (площадь паруса — 40 квадратных метров) специалисты насчитали на нём 174 дыры и несколько тысяч вмятин. Каждая отметина — след встречи с крупицей, мчащейся быстрее пули.

Эти данные загружают в компьютерные модели, чтобы оценить риск для действующих аппаратов. Перед каждым запуском шаттла приходилось просчитывать, не окажется ли на пути корабля опасный обломок. Но даже такая предосторожность не спасала: иллюминаторы челноков меняли уже несколько раз — после ударов тех самых «неопознанных летающих объектов», которые на деле всего лишь космический хлам. На МКС жилой модуль защищают двойные стенки, но и они бессильны против крупного обломка. В космосе эти фрагменты летят в двадцать раз быстрее пули, и от прямого попадания не спасёт ничто.

Невидимая угроза размером с сантиметр

Самую большую опасность представляют осколки диаметром от одного до десяти сантиметров. Их на орбите около 600 тысяч, и отследить каждый невозможно. Между тем крупица в сантиметр пробьёт обшивку корабля без труда. При скорости 10 километров в секунду удар выделит энергию, сопоставимую со взрывом ручной гранаты. Спутник после такой коллизии, скорее всего, разрушится. Деталь весом 80 граммов причинит разрушения как килограмм тротила.

Опасны даже пылинки. В 1983 году частица лака длиной 0,2 миллиметра, врезавшись в иллюминатор шаттла, оставила вмятину глубиной 2,4 миллиметра. Будь она чуть тяжелее — проломила бы стекло насквозь. А кабина пилотируемого корабля находится под давлением: крохотная трещина мгновенно расползётся по обшивке, как расстёгивается молния.

Кто заплатит за спутник?

В июле 1996 года французский спутник-разведчик «Cerise» столкнулся с металлическим предметом. От удара отлетела шестиметровая мачта стабилизатора, и аппарат, потеряв управление, превратился в бесполезный кусок железа. Случай примечателен тем, что впервые удалось установить источник «снаряда»: им оказался обломок ракеты «Ариан». В 1986 году её конечная ступень разломилась на сотни фрагментов, и один из них спустя десять лет настиг французский спутник.

Когда причина стала ясна, начались юридические споры. Кто несёт ответственность? Кому платить? Требовать возмещения ущерба может лишь государство, запустившее спутник, но удовлетворить иск почти нереально. Ни одна страна не обладает суверенным правом на участок орбиты, а космической полиции, которая выписывала бы штрафы нарушителям, пока никто не создал.

Пепел с небес

«Каталог небесного мусора» постоянно обновляют: из него вычёркивают объекты, которые неминуемо упадут на Землю. Всё, что приближается к планете на расстояние меньше 400 километров, уже не может сопротивляться притяжению. Со временем мусор переходит на низкие орбиты и сгорает в плотных слоях атмосферы, оставляя лишь пепел. Ежегодно на наши головы падают сотни тысяч тонн такого пепла — мы его даже не замечаем.

Но массивные обломки порой выдерживают сверхвысокие температуры и пробивают воздушный щит планеты. Только при падении американской станции «Скайлэб» в июле 1979 года на Землю просыпалось 20 тонн металла. Случались и радиоактивные «подарки». Например, миниатюрный ядерный реактор российского спутника «Космос-954». Перед запуском в него загрузили сто килограммов обогащённого урана-235 — немногим меньше критической массы для атомной бомбы. В 1978 году спутник вошёл в штопор и рухнул на Канаду. Обломки разлетелись на десятки тысяч квадратных километров, и среди них был радиоактивный блок ёмкостью 25 литров.

Проблема космического мусора не