Россия заработает на мусоре. Космическом

Проблема космического мусора продолжает беспокоить Роскосмос. Ещё в 2014 году ведомство заявляло о планах построить специальный аппарат для расчистки орбиты от неработающих спутников и разгонных блоков. "Ликвидатора" должны были начать строить в 2018-м, потратив на всё про всё около 11 млрд рублей. Но в апреле 2015 года финансирование федеральной целевой программы Роскосмоса сократили на треть, и от проекта пришлось отказаться.

Тем не менее полностью о космических уборщиках в корпорации не забыли. В июне этого года Роскосмос заключил контракт на 3,8 млрд рублей с ФГУП "Исследовательский центр имени М.В. Келдыша" на разработку транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса. В частности, специалисты займутся созданием систем энергосбережения Земли из космоса, борьбы с астероидно-кометной опасностью и очистки околоземных орбит от неработающих спутников и космического мусора. 

Как выяснил Лайф, Роскосмос планирует создать и гораздо более бюджетные средства борьбы с орбитальным хламом. Агентство подготовило серию разработок в рамках федеральной космической программы на 2016—2025 годы под шифром "Устойчивость". Предполагается создать сервисный космический корабль для удаления крупного и мелкого мусора с орбиты всего за два года. Проект рассчитан на 2016—2018 гг., а займётся им ФГУП ЦНИИмаш. Стоимость, по сравнению с "Ликвидатором", будет гораздо ниже — 282,3 млн рублей. Таким образом, Россия может первой создать целый рынок по уборке космического мусора. 

Космический мусор. Скрытая угроза

На заре космической эры считалось, что Вселенная безгранична и деятельность человека там не вызовет негативных последствий. Но сегодня орбитальный мусор — отработавшие космические аппараты, ступени ракет-носителей, а также осколки, образовавшиеся в результате их разрушения, — угрожает человечеству.

По данным Автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве (АСПОС ОКП), разработанной под эгидой Роскосмоса, на июнь 2016 года в космосе находится около 17,8 тыс. крупных объектов размером более 10 см. По оценкам моделей космического мусора в околоземном пространстве порядка 700 тыс. более 1 см, размером более 1 мм — около 1 млрд объектов. Самыми "мусорящими" странами являются Россия (6171 объект), США (5087) и Китай (3631). 

По прогнозам, в течение 50—100 лет количество мусора может увеличиться в два раза. Это приведёт к тому, что люди не смогут полноценно использовать космическое пространство. По словам экспертов, всё идёт к тому, что население Земли скоро останется без навигации, связи, систем наблюдения (космический хлам может мешать работе спутников связи).  

По словам бывшего главного научного сотрудника НТЦ "Космонит" Андрея Назаренко, наибольшую угрозу представляет малогабаритный мусор размером менее 10 см. Это осознают во всём мире, поэтому разработкой "мусорных" технологий (оценка состояния, принятие мер по ослаблению, проектирование средств увода, предсказание возможных столкновений) занимаются все космические державы. Назаренко лично принимал участие в НИР, которые заказывал ЦНИИмаш.

— Мусор более 10 см, крупный — это не самое актуальное. Самое важное — это оценка и борьба с мелкими объектами. Сейчас идёт каскадный эффект саморазмножения мелкого космического мусора: из больших остатков после распада возникают мелкие. Это грозит катастрофой всем космическим державам. На эту тему мало говорят, — сообщил Назаренко.

— Мусор, который летит со скоростью 3—7,5 км/с, опасен для кораблей и спутников: даже маленькая песчинка может причинить существенный вред космическим аппаратам и системам, вывести их из строя. Известно несколько таких случаев, — рассказал научный сотрудник ФГУП ЦНИИмаш, специалист в области снижения и ограничения техногенного засорения околоземного космического пространства Игорь Усовик.

Как заработать на космическом мусоре?

По словам опрошенных Лайфом экспертов, Россия может заработать на уборке космического мусора. Размер прибыли будет зависеть от ряда условий. Например, доходы от выхода на орбиту серии кораблей-уборщиков будут выше. А производство нескольких аппаратов обойдётся нашей стране дешевле.

В рамках проекта под шифром "Устойчивость" будет разработан сервисный космический аппарат с бесконтактными средствами воздействия на космические объекты. Корабль будет убирать мусор с геостационарной орбиты, на которой расположены важнейшие космические аппараты и системы, на орбиту захоронения. 

— Любой космический аппарат на геостационаре, в зависимости от своего класса, может стоить миллионы долларов, а стоимость аппарата для увода мусора будет дороже в два раза. При этом в процессе эксплуатации могут появиться дополнительные затраты. По оценке английской компании Surrey Satellite Technology Limited, экспериментальный малый летательный аппарат, убирающий контактным методом мусор с орбиты, стоит 13 млн евро, — рассказал Усовик.

Исследователь объяснил, что разработка технологий по уводу мусора должна идти параллельно с предотвращением засорения, чем уже занимаются более 10 лет.

Также ЦНИИмаш ведёт работы по созданию проектного облика космического аппарата на основе транспортно-стыковочного модуля для увода объектов крупногабаритного мусора из низкоорбитальной области околоземного космического пространства (контактный способ увода).

По словам старшего научного сотрудника Института космического приборостроения Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королёва Алексея Телегина, разработка малого космического аппарата весом в 150 кг обойдётся в 6—8 млн долларов. Аппарат для уборки мусора будет весить не менее 100 кг, вывод его на орбиту обойдётся ещё минимум в 4 млн долларов.

— Могу предположить, что на разрабатываемый ЦНИИмашем космический аппарат установят ионную пушку. Но ион обладает очень маленькой массой. Сдвинуть крупные объекты таким образом будет трудно, разве что разработчики используют технологии по типу ионного двигателя. Аппарат с пушкой, скорее всего, будет сводить с орбиты не один объект, а серию, — рассказал Телегин.

Телегин поделился своим мнением, что в аппарат можно ставить не только приборы для уборки мусора — ионные пушки, но и сопутствующее оборудование для проведения миниатюрных исследований иностранных заказчиков.

— Я думаю, что 10 млн долларов — самая низкая граница стоимости сведения с орбиты одного объекта, — рассказал он.  

Усовик сдержанно комментирует:

— Если будем уводить несколько объектов одним аппаратом — озвученная самарскими учёными цифра реальна. Но, поскольку технология не отработана, может выйти дороже. Когда американцы разрабатывали программу Space Shuttle, нам говорили, что стоимость выведения килограмма полезного груза будет в несколько раз меньше, чем при использовании традиционных ракетоносителей. На практике оказалось, что стоимость гораздо больше, и от программы отказались.

Старший научный сотрудник Института космических исследований РАН Александр Родин подтвердил, что проблема по уборке космического мусора сегодня очень актуальна.

— Мусор на околоземной орбите становится большой проблемой. Во-первых, он создаёт дополнительные риски для спутников. Второй момент связан со сферой воздушно-космической обороны. Границы воздушного космического пространства размыты. Все космические державы работают над проектами маскировки поражающих элементов под космический мусор, — рассказал Родин.

Родин уверен, что предприятие Роскосмоса может стать прибыльным.

— Сегодня рынка по уборке космического мусора не существует. В принципе, у России есть все шансы такой рынок создать. Но для этого нужны большие усилия. Роскосмос очень активно включён в создание самых разных рынков космических услуг. Проекты, связанные с космическим мусором, с эвакуацией аппаратов с орбиты, конечно же, прорабатываются, — рассказал Родин.

Бизнес не бизнес, если нет разрешения от ООН

По словам Усовика из ЦНИИмаш, в перспективе проблема загрязнения космоса будет решаться в рамках международных проектов. Он отметил, что сегодня России много заказов получить не удастся, потому что принципы ООН по вопросу космического мусора носят рекомендательный характер: нет документов, которые бы вменяли государствам в обязанность очищать космическое пространство после своей деятельности. 

— Да, в научной среде ходят разговоры о возможности появления услуги по уводу мусора на орбиту захоронения. Никто не запрещает отдельным странам и компаниям заниматься такими вещами. Если будут заказы, то это может быть коммерчески выгодно. Но одна страна не будет брать на себя такие дорогостоящие операции, в которых при этом заинтересовано всё мировое сообщество, — говорит он.

Самарские исследователи космического мусора также надеются на победу в войне с отходами. В настоящее время Телегин с коллегами изучает потоки космического мусора и исследует метод контактной уборки с помощью парашюта. Несколько лет назад учёные проводили эксперимент при помощи тросовой системы: аппарат цеплялся к объекту и тормозил его своим весом. Телегин рассказал, что технологию уборки космического мусора с помощью сетей разрабатывает Европейское космическое агентство (ЕКА): сеть выстреливает в мусор, захватывает его, и он опускается в нижние слои атмосферы.

По словам Телегина, космическим державам для уборки мусора нужен документ, по форме напоминающий Киотский протокол.

— Когда мы говорим о космическом мусоре, хорошая аналогия — Киотский договор, цель которого — сокращение выбросов парниковых газов. Странам дают квоты на выброс определённого количества парникового газа в год, некоторые квоты перепродают. Если появится документ, где будет зафиксировано, что каждая страна может выбрасывать не больше такого-то определённого количества объектов в год, тогда на этом будут зарабатывать, — рассказал он.  

По словам Телегина, заказы на уборку мусора в космосе могут поступить от стран, которые захотят отправить космический аппарат на орбиту, где много мусора.

— Если на его пути будет сосредоточен космический мусор, страна может сделать заказ на расчистку дороги. К примеру, многие космические аппараты обеспечивают связь с поверхностью Земли при условии непосредственной видимости. Если нужная орбита будет занята космическим мусором, то аппарат не сможет передать данные на Землю и получить данные с Земли. Другой пример: нам нужно знать, как чувствуют себя биологические объекты на разном расстоянии от Земли, и мы запускаем аппараты на разные орбиты — а там мусор! Конечно, в этом случае тоже потребуется расчистка, — говорит Телегин.

В настоящее время ответственность за уборку мусора в космосе не лежит ни на одной конкретной инстанции. Вопросами борьбы с засорением занимается Научно-технический подкомитет Комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях (STCS UN COPUOS), который разработал в 2007 году руководящие принципы по ограничению образования мусора.

Согласно документу, все страны на паритетных началах ведут разработки в этом направлении. Также вопросами ограничения количества мусора в космосе занимается Межагентский координационный комитет по космическому мусору (IADC). Он был образован в 1993 году, и сегодня на его площадке совещаются представители 13 космических агентств ведущих стран мира: Роскосмос, NASA, Европейское и Китайское космические агентства и др. 

Комитет является консультативным органом, его члены проводят совместные исследования по различным аспектам проблемы космического мусора, и результаты этих исследований предоставляются ООН. Затем на их основании принимаются решения. Так ведётся работа по международной стандартизации космического мусора — ISO. 

Усовик тем не менее напомнил, что нужно учитывать и фактор субъективности.

— Предположим, у какой-нибудь страны из строя вышел аппарат, который находится в охраняемой области космического пространства. Эта страна может заказать увод объекта на другие орбиты. На низких орбитах лёгкий хаос: один и тот же объект может представлять угрозу как российскому, так и китайскому, европейскому, американскому спутникам в разное время. Кто должен платить за его увод? — задаётся вопросом Усовик. — Например, в 2007 году китайцы уничтожили свой спутник "Фэнъюнь", после чего образовалось 4 тысячи обломков. Эти обломки и сейчас летают в космосе, представляя угрозу космическим аппаратам и системам. Против КНР ввели только незначительные санкции, в полной мере государство не понесло ответственности.

Исследователь напомнил, что разработка технологий по уводу мусора должна идти параллельно с предотвращением загрязнения. В последнее время наблюдается тенденция увеличения числа малых космических аппаратов на низких орбитах и даже планируется развёртывание больших орбитальных группировок (порядка 600 аппаратов). При этом, когда космический аппарат для увода мусора будет создан, он сможет уводить на специальные орбиты только единицы или десятки объектов. Получается, чистить мусор будет практически бессмысленно.

Усовик подчеркнул, что космическая деятельность ведётся всего лишь 60 лет, через 10—20 лет появятся новые технологии, такие как солнечные паруса и электроракетные двигательные установки, способные менять траекторию движения. Появятся новые спутники и новые орбиты, картина техногенного засорения изменится, и смотреть на неё нужно будет тоже по-другому. Тем не менее разработка летательного аппарата для уборки мусора бесконтактным способом имеет большое значение. Это работа над новыми технологиями орбитального обслуживания, которые могут помочь в реализации других проектов, это шаг вперёд.