Автор: А. К. ЛИТВАК В. С. САЗОНОВ, М. В. ЯКОВЛЕВ

Кандидаты технических наук А. К. ЛИТВАК и В. С. САЗОНОВ, доктор технических наук М. В. ЯКОВЛЕВ, Центральный научно-исследовательский институт машиностроения

Возможность столкновения Земли с астероидом или кометой научно обоснована еще в середине XX в. Чем это грозит нашей планете? Как ее защитить?

Подойти к решению проблемы встречи с опасными космическими объектами удалось в последние 10 - 15 лет благодаря развитию разных, на первый взгляд не связанных между собой отраслей науки. Так, совершенствование применяемых в астрономии измерительных средств позволило выявить структуру, параметры орбит, характеристики движения по ним, закономерности рождения и гибели комет и астероидов, а для последних установить связь диаметра, среднего интервала между падениями и энергии, выделяемой при этом.

Кроме того, важен анализ результатов испытания ядерного оружия, особенно изучение зависимости интенсивности пылеобразования от энергии взрыва.

Наконец, еще одну сторону проблемы высветила разработанная теория риска гибели в результате воздействия тех или иных факторов для каждого отдельного человека.

ЕСЛИ ЭТО ПРОИЗОЙДЕТ...

Падение на Землю небесного тела достаточно большого размера может вызвать последствия глобального характера, подходящим термином для описания которых является "ударная зима" (по аналогии с "ядерной зимой"). Дело в том, что наиболее значимый эффект колоссального взрыва в момент столкновения - выброс огромного количества мелкодисперсной пыли, чье распространение в атмосфере и на поверхности нашей планеты способно привести к понижению температуры на ее материковой части на 10 ^o С и более. Такое похолодание может сохраняться на протяжении недель и месяцев, повлечь за собой потерю урожая и массовый голод в большинстве стран. И еще: прямые последствия падения крупного тела - гибель миллионов людей, разрушение озонового слоя, отравление почвы и поверхностных вод кислотными дождями и т.п. Таковы в общих чертах мрачные перспективы встречи Земли с опасным космическим объектом. Кстати, гибель динозавров и многих других видов живых существ на пороге кайнозойской эры некоторые ученые объясняют подобным катаклизмом*.

Столь трагическое развитие событий может наступить, если диаметр падающего тела составляет 0,6 - 5 км при скорости сближения 20 км/с для астероида и 0,4 - 3 км при 42 км/с для кометы. Основываясь на результатах испытаний ядерного оружия, спе-

Статьи данной рубрики отражают мнение автора (прим. ред.)

* См.: Ю. Н. Авсюк и др. Внезапно ли вымерли динозавры? - Наука в России, 2002, N 3 (прим. ред.).

стр. 56

циалисты вычислили: столкновению Земли с объектом диаметром 1 - 2 км со скоростью 20 км/с соответствует атомный взрыв мощностью 10 - 10 ⁶ Мт. Что же касается частоты падения космических тел такого размера, то ее значения довольно широкие - одно падение в 7 * 10 - 6 * 10 ⁶ лет (номинальное значение - одно падение в 5 * 10 ⁵ лет).

Нашими специалистами были сделаны расчеты риска погибнуть в результате глобальной катастрофы: умножив вероятность гибели человека в течение жизни на вероятность падения космического объекта, вызывающего глобальный эффект, получили цифру 1/25 000. Выходит, она сопоставима с другими видами риска, которым подвергается средний индивид в современных цивилизованных странах. Скажем, по американским данным, риск погибнуть в авиакатастрофе составляет 1/20000, в результате наводнения - 1/30 000.

КАК ЗАЩИТИТЬ ЗЕМЛЮ?

Сегодня предложено несколько десятков способов обезопасить нашу планету от космической угрозы. Все они основаны на предположении, что столкновение ее с небесным странником можно спрогнозировать заблаговременно, ибо он находится в пределах Солнечной системы. Следовательно, есть возможность заранее определить точки пересечения его орбиты с траекторией движения Земли и принять необходимые меры защиты.

Известные способы подразделяются на "активные", когда энергия противодействия инициируется человеком, и "пассивные", если она является природной. В данной статье авторы сосредоточивают внимание на двух способах: активном - для ликвидации астероидной опасности и пассивном - для защиты от комет. Эти предложения, на наш взгляд, наиболее перспективны прежде всего в экологическом отношении, а также с точки зрения соблюдения норм международного права.

Предлагаемый способ зашиты от астероидов заключается в следующем. Многоразовый транспортный комплекс, снабженный жидкостным ракетным двигателем, выводит на околоземную орбиту ракетно-космическую систему (РКС). На ее борту находятся энергоустановка, механизмы управления с контрольно-измерительной аппаратурой, радиоустройство, электрореактивные двигатели малой тяги (ЭРД МТ) и вещест-

стр. 57

стр. 58

во, необходимое для их функционирования. Это может быть литий, цезий, ксенон, аргон, свинец, висмут и др. После того как ЭРД МТ "раскрутит" РКС с целью увеличения ее скорости до значения, позволяющего "уйти" с орбиты искусственного спутника, РКС перейдет на траекторию движения астероида и опустится на него. При этом ЭРД МТ, продолжая функционировать, задают космическому объекту дополнительную скорость и тем самым способствуют его отводу от встречи с Землей.

Конечно, добиться этого можно лишь при достаточно высоком значении реактивного усилия (тяги), которое, в свою очередь, определяется массовым секундным расходом вещества и скоростью его истечения. Во многих типах ЭРД МТ она достигает 100 км/с, в то время как в жидкостных ракетных двигателях - 3 - 4 км/с. Именно поэтому предлагаемый способ базируется на использовании электрореактивного двигателя.

Принцип его действия таков: ток, пропускаемый через электроды, выделяет джоулево тепло. Под его воздействием рабочее вещество нагревается, затем переходит в плазменное состояние. При этом один или несколько электронов "отрываются" от электронной оболочки атома, т.е. атом становится ионом и, следовательно, подвергается влиянию магнитных полей. Взаимодействие азимутального магнитного поля с током создает силу Лоренца, ускоряющую каждую единицу объема плазмы и "выбрасывающую" ее наружу с некой скоростью (скорость истечения струи ЭРД МТ, о которой говорилось выше). Согласно третьему закону механики, силе Лоренца соответствует такая же по величине, но противоположно направленная сила, в данном случае - тяга ЭРД МТ.

Другая особенность метода - использование двух маршрутов следования к астероиду. Первый - для многоразового транспортного комплекса - связывает Землю с орбитой искусственного спутника. На нее доставляют рабочее вещество, а при необходимости - конструктивные узлы и устройства для РКС (по истечении сроков ее активного существования - новую систему). По второму маршруту - для РКС - с орбиты искусственного спутника на астероид отправляют рабочее вещество для ЭРД МТ. Следовательно, в ряде случаев на орбиту спутника с Земли вместо двигателей и рабочего вещества можно будет выводить только вещество. В результате количество пусков транспортного комплекса станет меньше числа стартов РКС с орбиты спутника, что гораздо экономичнее и ускорит реализацию конечной цели.

Однако и рассмотренный способ требует немалого по земным масштабам времени. Дело в том, что масса рабочего вещества, транспортируемая с Земли, сравнительно небольшая - 100 т, поэтому придется неоднократно повторять циклы отправки. На "раскрутку" РКС для ее отрыва от орбиты искусственного спутника уйдет несколько месяцев. Гарантированное же расстояние, на котором можно не опасаться столкновения с астероидом, оценивается нами в 10 ⁶ км, что в несколько раз дальше, чем от Земли до Луны. Разумеется, чтобы достичь такого удаления и, значит, выполнить поставленную задачу, необходимы десятки и сотни лет.

У нас есть предложения по существенному уменьшению этого времени. Так, увеличение массы полезной нагрузки, выводимой на орбиту искусственного спутника (вместо 100 т несколько сотен тонн), и числа циклов полетов транспортного комплекса позволит сократить указанный срок в несколько раз и даже на порядок. Возможна также комбинация рассматриваемого способа с одним из известных, базирующимся на использовании в качестве рабочего вещества для ЭРД МТ материала самого космического тела.

По-иному подходят к защите Земли от комет. Это объясняется спецификой их физико-химического строения. Основа космического объекта кометной природы представляет собой ледяное ядро с вкраплением тугоплавких веществ. Оно покрыто пылевой оболочкой. Если ее разрушить, основа станет доступной для солнечной радиации и под ее влиянием начнет испаряться.

Сделать это можно, например, соударением кометы со специальным космическим аппаратом. Причем это не потребует больших энергетических затрат. Скорость же сближения должна быть порядка 20- 30 км/с, чтобы взаимодействие носило характер взрыва. Предназначенный для данной цели космический аппарат надо конструировать так, чтобы он имел пространственно неоднородное распределение массы, сосредоточенной в некоторых узлах, число которых может достигать 5000. В определенный момент в этих точках подрываются пороховые заряды, тяжелые осколки стремительно движутся в направлении кометы и разбивают ее пылевую оболочку. Начавшееся испарение уменьшит массу небесного тела, создастся реактивное усилие, и траектория его изменится. По расчетам, для отвода такого объекта на 1 млн. км воздействие на него следует начать за 4,7 года до предполагаемого столкновения.

ЗАДАЧА КОСМИЧЕСКОГО МАСШТАБА

Космос дает нам достаточно времени для подготовки к встрече с нежеланным гостем. Сейчас мы находимся лишь на начальной стадии этой работы. Но уже наметились предпосылки создания системы защиты Земли. На международной научной конференции "Проблемы защиты Земли от столкновения с опасными космическим объектами" в Снежинске Челябинской области (1994 г.) разработана масштабная программа исследований. Она включает изучение астероидов и комет как астрономических объектов, последствий их столкновений с Землей и другими планетами; работы по созданию систем обнаружения опасных небесных тел и средств воздействия на них; фундаментальные исследования с учетом экологической безопасности.

Таким образом, создается возможность накопления уникального опыта интернационального сотрудничества в решении поистине самой мирной проблемы, что послужит сохранению и дальнейшему прогрессу цивилизации.

Permanent link to this publication: