Космос

Чистые орбиты

Разработка молодого астронома из Томска поможет навести порядок в космосе

По одним подсчетам российских ученых, в настоящий момент на околоземных орбитах находится около семи тысяч тонн космического мусора — искусственных объектов, вышедших из эксплуатации и непригодных для дальнейшего использования, и их фрагментов. Согласно другим данным, реальная цифра больше в два раза. Между тем, только шесть процентов от этого огромного числа — действующие спутники и другие аппараты с полезной нагрузкой.

Антропогенное загрязнение ближайшего к Земле безвоздушного пространства представляет опасность для спутников и других полезных космических объектов, и этот риск возрастает с каждым днем. Например, космонавты Международной космической станции несколько раз в год проводят маневры уклонения от крупных обломков.

Специалисты особо подчеркивают, что пока не существует достаточно эффективного способа избавиться от космического мусора. Тем не менее, работа в этом направлении ведется постоянно. Над устранением космической свалки работают как крупные научные коллективы, так и небольшие группы исследователей.

Аспирантка Томского государственного университета Евгения Блинкова получила грант Российского фонда фундаментальных исследований на изучение эволюции орбит космического мусора и свое обозримое будущее связывает с дальнейшей разработкой данной темы.

Интерес к точным наукам появился у Евгении еще в школе. Любимыми предметами были математика, физика и информатика. К моменту выбора направления высшего образования сомнений у девушки не осталось — только физический факультет ТГУ. Кафедру астрономии и космической геодезии будущий молодой ученый тоже выбрала согласно интересам — небесная механика объединяет физику и математику. Да и без программирования тоже не обойтись, поскольку изучение космических объектов невозможно без компьютерного моделирования — в космосе эксперимент, увы, пока провести невозможно.

— В магистратуре появилось много свободного времени, и я начала подрабатывать в Томском планетарии — проводила научно-популярные лекции о космосе, — делится подробностями Евгения. — Так наука стала затягивать сильнее. Поступила в аспирантуру, стали появляться гранты по теме моего исследования, и работу в планетарии пришлось оставить. Сейчас исследование динамики неуправляемых объектов, движущихся в околоземном космическом пространстве, является моей работой, увлечением и темой для защиты кандидатской диссертации. Надо сказать, что я занимаюсь динамикой не только космического мусора, а в целом всеми объектами, которые заселяют околоземное пространство. На моей кафедре работают три группы по направлениям небесной механики: искусственные спутники Земли (ИСЗ), астероиды и метеорные потоки. Изначально я не думала, что останусь в науке, поэтому выбирала направление, по которому в дальнейшем смогу работать на каком-либо предприятии. Сейчас использование спутников очень популярно. Это и определение местоположения, и прогноз погоды, и связь, и спутники для военных целей. Решив, что с этим направлением не пропаду, выбрала ИСЗ. И функционирующие космические аппараты, и их обломки — в целом все это можно назвать искусственными спутниками Земли.

Неуправляемые космические объекты могут повредить, например, работающие спутники. Их следует либо уводить, либо точно знать, что они не помешают другим. А для этого нужно знать долговременную эволюцию их орбит. Это и предстоит выяснить Евгении Блинковой — как космический мусор будет двигаться с течением времени, в интервале от ста и более лет.

Первая разработка молодого астронома тоже была связана со спутниками, хотя и носила более прикладной характер. Идея заключалась в создании автономного компьютерного алгоритма, который будет работать на борту спутника, принадлежащего одной крупнейшей российской энергетической компании. Программа, вычисляя расстояния до спутников ГЛОНАСС, прогнозирует движение спутника по своей орбите для отслеживания состояния газопроводов компании на поверхности земли.

— Существует так называемый эффект Кесслера, который предполагает гипотетический исход накопления космического мусора, когда мы не сможем полностью использовать околоземное космическое пространство, — продолжает рассказывать Евгения про аспекты своей исследовательской работы. — Причем накопление будет происходить по эффекту домино — чем больше неуправляемых обломков космического мусора существует, тем больше происходит столкновений с функционирующими аппаратами, и тем больше нового космического мусора этот процесс порождает. Движение объектов на орбите может быть непредсказуемо из-за большого количества возмущающих факторов: атмосфера, притяжение Луны, Солнца и Земли, солнечное давление, влияние различных резонансов и так далее. Если спутник управляемый, его движение постоянно корректируют с Земли. Но если космический аппарат неуправляемый, он может представлять серьезную угрозу. Со временем, без коррекции орбиты, он может перейти в область других функционирующих спутников и совершить столкновение. В истории уже было несколько таких катастроф. В нашем исследовании мы находим орбиты захоронения или орбиты утилизации. Прежде, чем отключить аппарат от управления и пустить его в «свободное плаванье», мы предлагаем перевести его в одну из предложенных зон. Орбиты захоронения отличаются тем, что движение объектов в таких областях становится устойчивым, и мы с уверенностью можем сказать, что неуправляемый объект не покинет свою орбиту и не повредит другие аппараты. Существуют и зоны утилизации. В них все объекты снижаются к Земле за короткий срок и сгорают в плотных слоях атмосферы.

Вопросами экологии околокосмического пространства стали заниматься еще в СССР. Так, знаменитый космонавт Георгий Гречко разработал особый прибор — фотометр, позволяющий определять из космоса тип и локализацию техногенных загрязнителей в атмосфере. Сейчас мусор на орбите не убирают, отмечает Евгения, но уже есть несколько проектов, которые предлагают запуск космических аппаратов для его сборки, и, по мнению молодого ученого, это вопрос ближайшего будущего. Кстати, совсем недавно специалисты НПО машиностроения, входящего в корпорацию «Тактическое ракетное вооружение», разработали собственный метод очистки орбит от космического мусора при помощи модульного комплекса, состоящего из базового блока и модулей автономного маневрирования. Последние получают данные, отделяются от носителя, меняют орбиту и сближаются с космическим мусором для физического контакта и сведения того с орбиты.

— Эта тема для дальнейших исследований и разработки инновационных решений просто безгранична, — подчеркивает Евгения Блинкова. — Если говорить о науке в целом, то сейчас очень популярны направления data science. Ученые разрабатывают алгоритмы машинного обучения, которые могут использоваться во всех сферах. Даже мы в своих исследованиях применяем такие алгоритмы. Еще одно перспективное направление — генная инженерия. Благодаря ему, мы больше узнаем о своем прошлом и можем заглянуть в будущее. Кроме того, создание вакцин не обходится без генной инженерии.

Считаю, что будущее прогресса зависит от нескольких слагаемых: совместной работы кабинетных ученых и инженеров-энтузиастов, а также хорошего финансирования. И сегодня у российской науки есть все элементы для успешного развития, самый ценный из которых люди — ученые и изобретатели, новаторы и исследователи, готовые совершать подвиги во имя прогресса, как, например, Юрий Гагарин, которого я могу абсолютно точно назвать гордостью нации. Ведь он отправился туда, где еще не был ни один человек, дал понять, что человечество сможет освоить это пространство.

Беседовал Дмитрий Чернышев

Фото из личного архива Евгении Блинковой и открытых источников в сети Интернет

Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Back to top button