Смотреть за безопасностью Земли будут с орбиты Луны

Сгоревшая в плотных слоях атмосферы ступень китайской ракеты над Северным Казахстаном навела шороху. Как мы писали ранее, безосновательно. В то же время в нашей солнечной системе есть объекты, которые опаснее Тунгусского метеорита. Проблема в том, что часто наблюдателям-астрофизикам они попросту не видны.

Информационный вакуум

В начале этого месяца в Москве прошла конференция с международным участием «Околоземная астрономия-2025», на которой присутствовала и группа казахстанских ученых из Астрофизического института имени Фесенкова (АФИФ). Как следует из названия, главными темами были обозначены безопасность Земли и риски, которые актуальны на сегодняшний день. Как отмечают эксперты, сейчас безопасность в околоземном космическом пространстве страдает в первую очередь из-за геополитики. Многие страны наблюдают за космосом, но далеко не все готовы делиться оперативной информацией.

«Для того чтобы быть осведомленным, нужно знать детальную информацию о том, где какой аппарат находится в конкретное время. Речь про рабочие или даже выведенные из строя, но все еще цельные спутники, представляющие собой единую конструкцию. Также в околоземном космическом пространстве летает много мусора, который трудно детектировать. В ближнем космосе обломки хорошо детектируются радиотелескопами, но это очень затратный вариант. Сам по себе радиотелескоп очень дорог в производстве, помимо этого он потребляет большое количество энергии для работы. 
В свою очередь, оптические телескопы в выигрыше. Понятно, что вся оптика работает только ночью. И получается — чтобы процесс наблюдения был непрерывным, необходимо по всей долготе Земли раскидать оптические средства наблюдения для работы по эстафете. Это в идеале, если есть такая международная коллаборация. Мы поехали на эту конференцию потому, что к нам, к нашим технологиям, есть большой интерес», — рассказывает руководитель лаборатории наблюдательной астрофизики Александр Серебрянский.

Эксперт уточнил, что в данном случае в понятие «ближний космос» входят как низкоорбитальное, так и в целом все околоземное космическое пространство. Принято считать, что это сфера радиусом до 1,5 миллиона километров. Сейчас проблема заключается в том, что разные игроки давно рассматривают ближний космос как площадку для развертывания каких-то военных систем. А в последнее время число участников этой гонки увеличивается. 

«Хотя это международной конвенцией запрещено, некоторые страны игнорируют правила. Как следствие, никто не хочет делиться информацией о том, где и какие объекты у них находятся. Да, есть общемировой каталог, куда все отправляют информацию, но данные в нем не всегда актуальны. Для сбора статистических данных таких каталогов более чем достаточно. Но чтобы сопровождать какой-то объект и, скажем, развести два объекта, если возникает вероятность столкновения, точности каталогов уже не хватает. Как следствие, полагаться можно только на свои инструменты наблюдения. 
Другая сторона медали — правильный анализ. Далеко не все процессы просчитаны, и многие приходят через ошибки. Приведу пример. Когда на Солнце происходит вспышка, она влияет на атмосферу Земли. Об этом знают многие. Но в данном случае речь не о магнитных бурях и солнечном сиянии. Атмосфера нагревается и как бы раздувается, становится больше. Из-за этого возникают различные эффекты, которые могут привести и к авариям. Яркий тому пример — сход с орбит спутников Starlink, который произошел из-за увеличения атмосферы и увеличения на низких орбитах силы трения. То есть они стали жертвами недоучета возмущающихся сил», — поясняет Серебрянский.

К таким же факторам можно отнести океанические приливные силы и ряд других мелких моментов, которые оказывают прямое влияние на околоземное космическое пространство.

Невозобновляемый ресурс

Один из вопросов, который поднимался на конференции, — создание единой системы обмена информацией. Казахстан выступил с инициативой стать региональным центром по сбору информации, которая получила положительный отклик. Наша обсерватория, расположенная на плато Ассы, действительно уникальна и позволяет вести наблюдения без помех практически круглый год.

На это лето запланирована конференция под эгидой ООН, где будет разобран ряд принципиальных вопросов.

«Казахстан в лице АФИФ и мощной астрономической площадки — обсерватории «Ассы-Тургень» выступает центром притяжения по ряду причин. Во-первых, у нас есть свои оптические средства. Во-вторых, есть команда, которая, следуя принципам преемственности, продолжает наблюдения за ближним космосом, начатые предшественниками несколько десятков лет назад. В-третьих, в Казахстане развивается проект астрохаба, суть которого и заключается в создании экосистемы, в рамках которой люди обмениваются информацией и идеями. Конечно, в основе своей нас интересовала чистая астрофизика, но, если можно будет параллельно вести и ближний космос, все будут только в выигрыше. То есть в данном случае речь идет уже о проектах из разряда прикладных», — говорит Серебрянский.

Эксперт поясняет, что если на околоземной космической орбите произойдет разрушение космического аппарата, то нас это может откинуть в развитии на десятилетия назад. Осенью 2024 года на орбите взорвался европейский геостационарный спутник Intelsat-33e. Это не первый раз, когда именно с данной серией аппаратов происходят такие инциденты. Но речь не о самом спутнике, а о последствиях, которые могут быть вызваны его разрушением.

Проблема в том, что в космосе работают совершенно другие законы. Если взрыв на Земле приводит к разбросу осколков в разные стороны от источника и на этом все заканчивается, то при аналогичном событии, произошедшем в космосе, обломки ведут себя совершенно иначе. В частности, происходит схождение обломков на высокие и низкие орбиты. Помимо этого, происходит размывание вдоль орбит. Динамика движения на орбите совершенно другая. В зависимости от того, в какую сторону отлетел обломок — по скорости или против скорости движения аппарата, появляются разные и непредсказуемые векторы движения фрагментов.

Опасность таких событий заключается в том, что в одной геостационарной области находятся и другие объекты, которые могут быть повреждены. То есть обломки разорвавшегося спутника могут повредить один или два других. В свою очередь, те могут вывести из строя следующие и т.д. Самый страшный сценарий — синдром Кесслера (теоретическое развитие событий на околоземной орбите, когда хаотично движущиеся объекты, появившиеся в результате многочисленных столкновений спутников, а также космический мусор приводят к полной непригодности ближнего космоса для практического использования).

На низких орбитах есть эффект самоочищения за счет небольшого количества разряженного воздуха. Этого достаточно для того, чтобы «списанный» спутник или те же обломки сошли с орбиты и сгорели в плотных слоях атмосферы. Если же говорить про средние и дальние орбиты, то на них части аппаратов могут вращаться столетиями. Таким образом, геостационарная орбита может быть приравнена к невозобновляемому ресурсу. Сюда же следует добавить и возникновение препятствий для изучения дальнего космоса, полетов на Марс, к другим планетам, освоения Луны и т.д. Эта область, где можно с определенной скоростью вести спутник, чтобы он все время висел в одной точке над Землей, уникальна, и отношение к ней должно быть соответствующее.

Процент риска

В рамках прошедшей конференции отдельным блоком были подняты вопросы по астероидной опасности. Конечно, большие космические объекты прилетают на Землю нечасто, и большой угрозы в обозримом будущем вроде бы не предвидится. Но, как рассказали эксперты, не все так радужно.

Есть такое семейство — внутренние астероиды, траектория движения которых лежит внутри орбиты Земли относительно Солнца. Большая часть этих астероидов имеет такие характеристики, что мы с Земли попросту не можем их увидеть. То есть они всегда находятся со стороны Солнца и засвечены им. Как следствие, возникают задачи по отслеживанию этих скрытых объектов.

«Нужно таким образом располагать новые средства наблюдения, чтобы они дали запас времени для предупреждения. Здесь вариантов много. В основном, конечно, это средства космического базирования. Мы сейчас разрабатываем концепцию окололунного телескопа, и одной из его задач будет помощь глобальной системе оповещения об астероидной опасности. Риски действительно есть. 
Раньше опасным считался объект диаметром от 140 метров и больше, поскольку такой астероид способен достичь поверхности Земли. Он опасен в региональном масштабе. Тепловое воздействие от такого «гостя», ударившегося о землю, может ощущаться на расстоянии до 200 километров от кратера. В ближнем радиусе под его влиянием могут загораться сухие деревья. Ударной волной могут быть разрушены слабые конструкции на расстоянии до 350 километров. Выброс кинетической энергии может составлять около 500 мегатонн. Это, если он ударится о землю, а если же попадет в океан, то опасность представляют цунами, которые могут затопить километры прибрежных равнин по всему океаническому бассейну», — пояснил Серебрянский.

Все изменилось после падения Челябинского метеорита в 2013 году. Несмотря на то, что его диаметр составлял всего 20 метров, падение привело к серьезным последствиям. После того инцидента шкала рисков была пересмотрена и понижена со 130 до 20 метров. И таких объектов очень много. 

Предположим, что глобальная сеть наблюдения с Земли, доступная всем, создана, и мы можем 24 на семь сканировать небо. Пофантазируем и представим, что и окололунный спутник также трудится во благо человечества. Тогда возникает вопрос — а что дальше?

Понятно, что, если выявят астероид, который может упасть на Землю, переместить город не получится. Но, как пояснил ученый, в большинстве случаев в этом нет необходимости.

Можно в значительной степени минимизировать человеческие жертвы и возможные травмы. На примере Челябинского метеорита вследствие прохождения ударной волны, вызванной его падением, пострадало около трех тысяч многоквартирных домов и около полутора тысяч человек обратились за медпомощью. У большинства из них были зафиксированы ссадины и ушибы от падения, а также колото-резаные раны от разбившихся окон. Если бы было оповещение и люди оказались готовы к прилету, то пострадавших было бы в разы меньше.

Не так опасно явление, как паника, которая возникает, если человек сталкивается с чем-то выходящим за рамки повседневного быта. Другой пример — Якутский метеорит C0WEPC5, упавший на землю в 2024 году. Об этом событии знали. Людей предупредили. Как следствие, не было паники. Скорее, наоборот. Многие ждали события, пытались заснять его на смартфон.

Астрофизики считают, что около 98-99 процентов астероидов размером более 120 метров человечеству известны и в ближайшие 100-200 лет нам ничего не угрожает. Поясним, это статистическая оценка, а не точное число посчитанных астероидов. Переживать не о чем, если бы не одно «но». Те самые оставшиеся один-два процента. Много это или мало, судить вам. Но, если обратиться ко все той же статистической оценке, речь идет о 100-200 крупных астероидах, о которых мы пока ничего не знаем. То есть их нужно и важно открывать, чтобы исключить оставшуюся погрешность. Это как раз тот самый случай, когда надеяться на авось попросту нельзя. Если мы «проспим» 150-метровый астероид, это будет очень болезненно. Впереди еще много работы, однако первые шаги в виде создания сети телескопов делаются уже сейчас, а значит, есть шанс в обозримом будущем сделать околоземное пространство более прозрачным и безопасным.

Фото Астрофизического института имени Фесенкова, а также из открытых источников