Российский космический мусорщик: решение мировой проблемы или глобальный развод?

1 April 2019
A full set of statistics will be available when the publication has over 100 views.

Мусорить нехорошо. А в космосе, где этот мусор убрать невозможно, — тем более. Но люди продолжают. Вот совсем недавно индийцы наделали осколков, просто уничтожив свой спутник на орбите с потрясающей для государства мотивацией: «Зацени, мужики, как я могу!». Что делать? Не спешите сдаваться — на орбиту уже выходит российский спутник-мусорщик. Или нет?

На днях появилась информация о том, что холдинг «Российские космические системы» (РКС) разработал проект «спутника-каннибала», который будет охотиться за обломками мусора на орбите и перерабатывать их в топливо. Звучит красиво, но осуществимо ли в реальности? Попробуем разобраться.

Сложности работы космического дворника

Для начала немного о специфике космического мусора. Во-первых, его частицы не висят на месте, ожидая что вы придёте и заберёте их. На орбите вообще ничего не висит. Каждая частица несётся вокруг Земли по своей замороченной орбите на огромнейшей скорости. Во-вторых, частицы в космосе расположены на огромных расстояниях друг от друга. Проведём мысленный эксперимент. Возьмём и «приземлим» на поверхность планеты все фрагменты космического мусора размером от 1 до 10 сантиметров. Таких кусков насчитывается примерно 670 тысяч. Соответственно, на каждый придётся 76 квадратных километров земной поверхности. То есть в пределах МКАД в Москве будет лежать всего 10-11 штук.

Космический мусор не лежит на свалке большой кучей, которую можно удобно ухватить какой-нибудь сеткой или ковшом.

Это очень редко расположенные и очень быстро летящие фрагменты. Собирать их нужно по одному, для подбора каждого придётся вычислить его орбиту, подойти на нужной скорости и осуществить захват, после чего отправиться к следующему. А смена орбиты в космическом пространстве — это очень энергоёмкая операция. Так что переработка собранного мусора — это последняя из проблем. Для начала нужно его найти и собрать.

Металлолом в топливо? Но как?

Впрочем, и с переработкой не всё гладко. Елисей Маслов, инженер-конструктор третьей категории, работающий в настоящее время в частной российской космической компании «Космокурс», высказал такое мнение:

«Перед нами крайне сомнительный проект. Предполагается перерабатывать и сжигать в ракетном двигателе конструкцию космического аппарата (или его обломков), которые подбираются в космосе будучи в неизвестном техническом состоянии. По предложению автора проекта, „охотник“ будет каким-то образом выпаривать из обломков кислород и водород, что уже само по себе является трудновообразимым. Все космические аппараты, которые остались на орбитах Земли, с очень большой вероятностью или выработали свой запас топлива, или специально выпустили его в космическое пространство. Попытка искать топливо на спутнике с высокой вероятностью закончится взрывом. Даже если нет — запасы горючего такого „охотника“ быстро иссякнут.

Про сжигание космического мусора в ракетном двигателе может говорить только тот, кто не знает, как работает техника. Жидкостный ракетный двигатель — это не крематорий, где волшебным образом исчезает всё, что только можно. Быстро сломаться от неправильного использования может любая техника, высоконапряжённый ракетный двигатель — не исключение.

Засор, пожар и взрыв на орбите с образованием тысяч новых обломков — это то, что произойдёт при попытке переработать хотя бы один спутник.

С технической стороны к данному проекту есть ещё десятки вопросов, которые, вероятно, останутся без ответов. Автором запрашивается 100 млн долларов на проект, но и эта сумма сомнительна, потому что только на запуск „охотника“ потребуется не менее половины от этой суммы, а его создание обойдётся сильно дороже. На „охотнике“ также должны присутствовать несколько других сложных и высокотехнологичных систем, которые позволят ему выполнять целевую функцию. Обещание создать их в рамках обозначенного бюджета больше походит на авантюру».

Проект космического аппарата для сбора и утилизации мусора на орбите Земли
Проект космического аппарата для сбора и утилизации мусора на орбите Земли

Впрочем, не всё так печально

А вот один из самых авторитетных российских популяризаторов космонавтики Филипп Терехов (также известный в сети как Lozga) настроен более оптимистично:

«Прежде всего стоит отметить, что космический мусор будет со временем становиться всё более актуальной проблемой, поэтому разработку любых систем можно только приветствовать. Предложенная в РКС концепция интересна изящной идеей пускать мусор на топливо, но содержит технические решения, которые раньше воплощались только на уровне экспериментов, поэтому сделать из них работающую серийную систему будет непросто. Многокомпонентные ракетные двигатели, где металл сочетался с водородом и окислителем, уже предлагались. Они обещали очень высокий удельный импульс, но оказались слишком сложными и раньше не выходили из уровня экспериментов. Далее, кислород и водород являются криогенными компонентами, долго хранить их в больших количествах будет сложно. Что касается баллистики перехвата космического мусора — к счастью, мусор не маневрирует, и можно подождать, пока он займёт удобное для перехвата положение. Также, в отличие от стыковки, гораздо выше допуск на скорость столкновения. Если сделать крепкий и надёжный захват, можно запустить „охотника“ на эллиптическую орбиту и захватывать мусор при пересечении его орбиты с достаточно жёстким столкновением. Для обеспечения большей зоны покрытия рационально будет запустить много „охотников“ на орбиты с разными наклонениями, потому что расходы на смену орбиты одним „охотником“ будут нерационально большими».

А что в итоге?

Предложенный РКС «охотник за мусором» — это скорее концепт, чем конкретный проект. Концепт весьма интересный, но далёкий от реализации примерно настолько же, насколько нынешняя российская космонавтика далека от создания полноценной лунной базы. Поэтому не стоит ожидать решения ситуации с космическим мусором в ближайшее время. Пока наилучший выход — просто меньше мусорить. Потом всем будет проще, честно‑честно.