Астероидно-кометная опасность: вчера, сегодня, завтра - Борис Шустов

Таким образом, предлагаемая миссия разведки позволит вести определение текущего движения астероида и отрабатывать методику точного прогнозирования траектории Апофиса. Миссия позволяет решать задачи определения кинематических, физических и структурных свойств конкретного и вместе с тем типичного астероида. Вряд ли стоит особо говорить о научной ценности информации, получаемой при исследовании малого астероида. Наконец, КА миссии может быть дополнительно использован для экспериментов по коррекции траектории астероида, например по схеме гравитационной буксировки.

Общая схема проведения миссии определяется параметрами астероида. Ниже в табл. 10.5 приведены основные параметры астероида Апофис, определяющие условия полета КА в его ближайшей окрестности. В таблице указана рабочая орбита искусственного спутника астероида, определяемая уровнем возмущающих сил относительно гравитационного поля самого астероида. Эти силы создаются, в первую очередь, притяжением со стороны Солнца, а также Юпитера и остальных планет, и их относительный уровень задается коэффициентом kr, лежащим в пределах от 0 до 1.

В последней строке приведен радиус малых возмущений, определяющий астероидоцентрическую область, в которой влияние внешних сил пренебрежимо мало (менее 0,3 %). В этой области следует выбирать конкретные орбиты искусственных спутников астероида.

В табл. 10.5 приведена такая характеристика, как диаметр астероида. Следует иметь в виду, что эта характеристика является условной. По сути дела, она представляет собой просто эквивалент абсолютной звездной величины астероида, вычисленный на основе предположений об отражающих свойствах его поверхности. В действительности малые астероиды могут иметь геометрическую форму, весьма далекую от шарообразной.

В качестве примера на рис. 10.15 приводится фотография малого астероида Итокава, полученная с борта КА Хаябуса японской космической миссии к данному астероиду. Предположительно астероид Итокава можно рассматривать как двойник астероида Апофис, хотя его размеры и масса существенно больше.

Рис. 10.15. Облик КА Хаябуса (слева) и фотография малого астероида Итокава (справа), сделанная этим КА. На астероиде видна тень КА

В табл. 10.6 приводятся расчетные характеристики движения КА на астероидоцентрических орбитах с различной высотой h, определенные для условной массы КА, равной ∼ 1000 кг. Этими характеристиками являются: гравитационное ускорение gh на заданной астероидоцентрической высоте h, первая космическая скорость V1, период обращения КА Ph и его вес Qh (т. е. сила притяжения КА к Апофису) на высоте h.

Величины сил, ускорений и скоростей весьма малы. Так, например, первая космическая скорость составляет всего лишь несколько сантиметров в секунду. Это обстоятельство накладывает свои ограничения на управление космическим аппаратом при выходе на его орбиту, т. е. система управления движением КА должна использовать управляющие воздействия на уровне долей сантиметра в секунду. Правда, это не является принципиальным препятствием, и технология управления движением космическими аппаратами, как показывает пример миссии Хаябуса, уже существует.

На рис. 10.16 (см. вклейку) показан возможный облик космического аппарата миссии разведки, доставляемого непосредственно в район астероида. Общая масса самого аппарата составляет 700–800 кг, а его запуск может осуществляться стандартным относительно недорогим носителем «Союз-2» с разгонным блоком «Фрегат» разработки НПО им. С. А. Лавочкина. Связь с КА предлагается вести в диапазоне X (λ = 3 см), что позволяет при диаметре бортовой антенны порядка 1,5–2,0 м и мощности бортового передатчика ∼ 15 Вт вести дальнюю связь с наземными пунктами управления, имеющими антенны диаметрами 30 и 70 м.

На рис. 10.17 в качестве примера показана орбита перелета, оптимизированная для даты старта миссии 13.05.2012. Длительность перелета к астероиду составляет ∼ 330 сут.

После выхода на орбиту спутника астероида КА в течение трех месяцев проводит траекторные измерения и научные исследования астероида по особой программе. Во время исследований возможен дополнительный сброс малого посадочного модуля на поверхность астероида. Этот модуль обеспечит определение основных кинематических и структурных характеристик данного астероида.

Рис. 10.17. Схема перелета Земля — Апофис

После завершения программы исследований КА останется работать на орбите в режиме радиомаяка, обеспечивая траекторные измерения в течение нескольких лет. Такое планирование работы КА позволяет повысить надежность работы аппаратуры КА миссии в целом. Выбранная дата старта обеспечивает резерв времени, достаточный для проведения дальнейших операций по противодействию астероидной угрозе в случае необходимости.

На всем перелете связь с КА миссии можно обеспечивать через наземные пункты космической связи России и Украины — Медвежьи Озера (Подмосковье), Уссурийск (Дальний Восток) и Евпатория (Крым). Условия старта обеспечивают радиовидимость КА для каждого из этих пунктов в течение не менее полусуток. После выхода КА на астероидоцентрическую орбиту эти же пункты связи будут обеспечивать сопровождение Апофиса и точное определение его траектории.

В заключение отметим, что КА, остающийся на астероидоцентрической орбите, дополнительно позволяет провести эксперименты по гравитационной буксировке астероида.

Глава 11

Проблема АКО: перспективы кооперации

Бог, который создал нас без нас,

Не может спасти нас без нас.

В течение последних двух десятилетий мировое сообщество шло к пониманию астероидно-кометной опасности как одной из глобальных проблем, стоящих перед человечеством. В силу определенных особенностей данной проблемы (относительная редкость событий, связанных с падением космических тел, при возможных грандиозных последствиях), она не всегда оценивалась адекватно. Тем не менее, проблема реальна и насущна, а ее актуальность в дальнейшем будет только нарастать с увеличением плотности населения Земли и ростом зависимости цивилизации от технических достижений. Теперь уже ни у кого не вызывает сомнений, что эта глобальная проблема должна рассматриваться как объект тесного международного сотрудничества. В странах, где ведутся работы по проблематике АКО, нарастает понимание того, что необходима кооперация и на внутреннем (национальном) уровне. Это особенно характерно для России.

В этой главе мы кратко обсудим проблемы и перспективы кооперации как на международном, так и на российском масштабах.

11.1. Необходимость и перспективы международной кооперации

В разделе 1.2 была кратко описана история развития проблемы АКО в конце прошлого и самом начале этого века, в частности, приведены некоторые примеры по организации международного сотрудничества. Развитие международной кооперации было стимулировано специальной резолюцией МАС, принятой в 1991 г. в Буэнос-Айресе. Затем к рассмотрению этой проблемы подключились другие международные организации вплоть до ООН. В 2002 г. при Комитете ООН по мирному использованию космоса была образована Группа действия 14 (Action Team 14), задачей которой стала координация усилий разных стран по решению проблемы АКО. В группе работают представители США, Германии, Великобритании, Франции, России, Южной Кореи и других стран. Отчеты и другие материалы группы, размещенные на сайте ООН, отражают значительный прогресс в организации работ по проблеме АКО. После открытия в 2004 г. опасного астероида Апофис активность как на национальном, так и на международном уровне еще более возросла.

Наибольший вклад в этот процесс вносят страны, проводящие реальные программы по проблеме АКО. Прежде всего, это относится к США. В США готовится важный шаг — начало работ по программе (проекту) «Spaceguard Survey-2» («Космическая стража-2»). В декабре 2005 г. Конгресс поручил НАСА подготовить проект, позволяющий спланировать и осуществить в течение ближайших 15 лет работы по обнаружению 90 % всех астероидов и комет (ОСЗ) размером от 140 метров, а также по их мониторингу, каталогизации и исследованию их физических характеристик с целью предупреждения и уменьшения потенциальной опасности столкновения с такими телами. Этот проект подготовлен в различных вариантах, каждый из которых, по оценкам экспертов НАСА, будет стоить немало — порядка 1–2 млрд долларов. Для проблем глобального уровня это считается приемлемым.