Модель паруса, разработанная НАСА для межзвёздного зонда
Расчёты показывают, что при диаметре опасного объекта около 1 км не важно, где производить ядерный взрыв — на поверхности или на некоторой высоте. С технической же точки зрения осуществить взрыв на поверхности гораздо сложнее — это потребует высокой точности «причаливания» для осуществления мягкого касания. Кроме того, мощный поверхностный взрыв может привести к разрушению ОКО на фрагменты, что далеко не всегда целесообразно. Это тем более справедливо для глубинного термоядерного взрыва. В этом случае энергия взрыва пойдёт не столько на изменение импульса, сколько на разрушение ОКО.
Более экологичным для отклонения опасных объектов долговременным воздействием станет решение укрепить на нём двигатель большой или малой тяги. Для получения необходимого эффекта двигатель большой тяги придётся снабдить десятками или сотнями тонн топлива, а электрореактивный двигатель малой тяги на солнечных батареях должен будет успеть проработать многие десятилетия.
Численное моделирование применения двигателя большой тяги (ДБТ) для отклонения АСЗ для орбиты астероида типа Таутатис (поперечник около 3 км) проводилось академиком Т.М. Энеевым и др. Орбита этого астероида лежит в плоскости эклиптики и имеет перигелий 0,9 а.е. и афелий 4 а.е. Если ДБТ израсходует в очень короткое время 25 т топлива при скорости истечения газа из сопла двигателя 4,5 км/с, то для отклонения астероида на 1 млн. км понадобится в три раза больше времени, чем при столкновении с ОКО космического аппарата массой в 25 т. И это понятно. Ведь скорость столкновения гораздо больше скорости истечения. Кроме того, понадобится дополнительное топливо для торможения КА при его причаливании к опасному объекту.
Возможные экологические последствия защиты от опасных астероидов
Рассматривая проблему космической защиты жизни и цивилизации на нашей планете, нельзя не учитывать возможные экологические последствия воздействия на опасные космические объекты. Это в особенности относится к использованию термоядерных зарядов для разрушения или изменения орбиты опасного объекта. В зависимости от размера и структуры ОКО количество энергии взрыва, необходимой для его отклонения или раскола, может оказаться сравнимым с полной энергией магнитного поля Земли — около 200 Мт.
Натурные и активные эксперименты с ядерными зарядами в космосе до сих пор выполнялись на слишком малых высотах и с малыми энергиями. Поэтому природные эффекты, которые могут стать следствием активных защитных мер, необходимо тщательно изучать с помощью математического моделирования и в экологически безопасных лабораторных экспериментах.
Интересные результаты таких исследований получены группой новосибирских учёных из Института лазерной физики и Института вычислительных технологий. Проводились, например, эксперименты с применением лазерной плазмы по моделированию эффектов от ядерного взрыва мощностью 1000 Мт на расстоянии 1 млн. км. Такой взрыв должен будет отклонить астероид диаметром 1 км. С помощью миниатюрных магнитных зондов удалось наблюдать формирование «искусственной магнитосферы», близкой по форме к земной магнитосфере, которая должна возникать в реальной обстановке.
Вычисления и эксперименты показывают, что опасные процессы могут последовать и при термоядерных взрывах далеко за пределами земной магнитосферы. Термоядерный взрыв рождает плазменное облако, разлетающееся со скоростью около 1000 км/с. Это облако, взаимодействуя с солнечным ветром, порождает в нём ударные волны, которые способны вызвать самые быстрые и интенсивные возмущения магнитосферы Земли, что очень сильно повлияет на самочувствие и здоровье людей.
Ядерный взрыв
Выявлены и другие возможные экологически опасные последствия защитных ядерных взрывов. При термоядерном взрыве в самой магнитосфере её глобальные возмущения будут ещё более сильными. В результате магнитосфера может не только изменить свою конфигурацию, но и быть прорвана. Тогда на земную поверхность в зоне прорыва хлынут потоки опасных заряжённых частиц.
Рентгеновское излучение, вызванное взрывом ядерного заряда, доставленного ракетой-перехватчиком, будет сдувать с поверхности астероида струи или сгустки испаряемой плазмы. Они должны порождать в магнитосфере продольные токи, замыкающиеся в полярных широтах на высоте более 100 км. Поскольку энергия плазменных струй может превышать 1 Мт, она не только разогреет ионосферу, но, возможно, повредит озоновый слой.
Очень опасно разрушение больших масс падающего космического тела в атмосфере. Так может образоваться дополнительный непрозрачный аэрозольный слой, способный вызвать климатические изменения на Земле.
Так как большую часть Земли занимают океаны, то наиболее вероятное последствие падения опасного объекта — цунами. Задача защиты в этом случае — дробление опасного космического объекта (ОКО) на части и развод фрагментов друг от друга на максимально возможное расстояние. Чрезвычайно важно избежать попадания осколков в густонаселённые районы и производственные объекты повышенной опасности. Прежде всего мы имеем в виду атомные электростанции. В некоторых случаях такой удар может вызвать аварию, подобную чернобыльской. Авария 1986 г. на Чернобыльской атомной электростанции — величайшая в истории технологическая катастрофа. Она коренным образом изменила жизнь по крайней мере семи миллионов человек, проживающих в Белоруссии, Украине и России, из-за радиоактивного заражения обширных районов этих республик. Несколько десятков тысяч пострадавших стали инвалидами, а 400 тысяч переселены в другие районы. Радионуклидами цезия оказались заражены регионы ещё четырнадцати стран Европы.
Необходимо предусмотреть возможные последствия разрушения крупных тел в околоземном космосе. Как показывает компьютерное моделирование, засорение осколками астероида околоземного космического пространства увеличит риск столкновения с ним обитаемых и автоматических аппаратов.
Космические миссии — репетиции активной защиты от ОКО
Чтобы принять ту или иную стратегию создания системы защиты Земли от опасных космических объектов и приступить к ее реализации, необходимо продолжить и расширить проведение космических экспериментов. Прежде всего — дальнейшие исследования природы астероидов и комет с помощью космических зондов. Одновременно накапливается опыт, испытываются технические средства и отрабатываются технологии, которые будут необходимы в случае критических ситуаций.
Познакомимся с уже осуществленными проектами, которые стали весомым подтверждением возможностей современной науки и техники противодействовать ударам из космоса.
Модель станции «NEAR Shoemaker»
Примером возможности перехвата объекта, опасно сближающегося с Землёй, стала экспедиция к астероиду Эрос американской станции NEAR Shoemaker. Астероид Эрос, открытый в самом конце XIX в., интересен тем, что стал первым в списке небесных тел, сближающихся с Землёй. Он же из всех астероидов и комет первым был выбран для подробного исследования.
У зонда NEAR была чрезвычайно сложная задача: вывести аппарат на орбиту искусственного спутника астероида, чтобы затем длительно его изучать с близкого расстояния. По плану эта динамическая операция должна была начаться 10 января 1999 г. К сожалению, в момент выдачи команды с Земли на включение маневрового двигателя связь с аппаратом прервалась на 27 часов. В результате станция миновала Эрос на ближайшем расстоянии 3827 км. И всё же цель была достигнута! Удалось рассчитать и выполнить новую схему сближения, в соответствии с которой после нескольких включений двигателей 14 и 15 февраля 2000 г. космический аппарат стал первым в истории космонавтики искусственным спутником астероида. Дата события была на этот раз выбрана в интересах публики. Астероид, носящий имя греческого бога любви, получил «подарок» с Земли в День святого Валентина, отмечаемый во многих странах как праздник всех влюблённых.
