ВходВойна начинается в космосе: космическая связь. Космический мусор превысил критическую массу, уверяют эксперты Какие державы владеют системой космического контроля пространства
14.09.2017
Автор статьи полковник Оляндер Лафарг Константиновича, будучи лейтенантом, участвовал в составе радиолокационного поста в работах по обнаружению и слежению за полётом Первого спутника Земли, а затем и полёта Ю.А. Гагарина.
После окончания Артиллерийской радиотехнической Академии ПВО в 1966 году был направлен для прохождения службы в Центре контроля космического пространства (ЦККП). где в течение последних 12 лет командовал отделом Главного каталога космических объектов.
После выхода на пенсию, 25 лет работал в МАК "Вымпел". Автор ряда книг, посвященных созданию и работе ЦККП и отдельных его частей. В настоящее время работает инженером в ЦККП.
Проблема контроля космоса возникла не только в Советском Союзе, она была характерна и для других стран, в частности, США, Западной Европы, Китая. Поэтому работы по организации контроля космического пространства в основных странах начались практически одновременно. Собственных специализированных средств наблюдения за космическим пространством в стране, да и в мире в целом, в то время не было. Еще в 1956 г. советское правительство своим постановлением обязало АН СССР создать сеть наблюдательных станций и организовать подготовку наблюдателей. Созданием сети наблюдательных станций от АН СССР руководил академик М.В.Келдыш, а непосредственную ответственность нес Астросовет АН СССР в лице заместителя председателя А.Г.Масевич. Для решения поставленной задачи было решено использовать находящиеся в системе АН СССР, а также в высших учебных заведениях страны астрономические приборы. Имевшиеся в крупных обсерваториях телескопы для слежения за низкоорбитальными космическими объектами не могли быть использованы из-за больших угловых скоростей космических объектов. В результате на базе Астрономического совета АН СССР и высших учебных заведений была создана сеть из более 100 станций оптического наблюдения (СОН), которые осуществляли обнаружение и слежение (по целеуказаниям) за полетом космических объектов (1 октября 1957 г. к работе были готовы 66 станций). Необходимо было в короткие сроки научиться обнаруживать космические объекты, распознавать и сопровождать их с требуемой точностью на фоне звездного неба.
В мае-августе 1957 г. в г. Ашхабаде проходили сборы по обучению наблюдателей искусству обнаружения и сопровождению искусственных космических тел. Руководителем этих занятий стал руководитель Звенигородской станции А.М.Лозинский.
Вот как об этом пишет профессор А.Г.Масевич: «Летом 1957 года все руководители станций прошли специальную подготовку на курсах, созданных при Ашхабадской астрофизической обсерватории. Занятия проводили работники Астрономического совета и Ашхабадской обсерватории, хотя и имеющие большой опыт в наблюдениях звезд, планет и метеоров, но никогда еще (как, впрочем, и все население земного шара) не имевшие дела с искусственными космическими объектами. Много было тогда еще не ясно, и слушатели вместе с преподавателями дружно старались воссоздать, хотя бы приблизительно условия видимости будущего спутника, чтобы научиться наблюдать его по возможности точно. Так большим успехом пользовалась следующая «имитация», предложенная А.М.Лозинским. Один из участников с длинным шестом, к концу которого был прикреплен зажженный фонарь, взбирался вечером на гору и быстро шагал, стараясь не очень раскачивать фонарь. Внизу, в саду обсерватории, наблюдатели на фоне звездного неба видели движущийся яркий огонек и определяли его положение с помощью биноклей или небольших астрономических «спутниковых» трубок, специально созданных для этих целей. Впоследствии, когда началась подготовка наблюдателей на станциях, было проведено несколько учебных тренировок. Самолеты с имитирующими спутник огнями пролетали над станциями, создавая более совершенную иллюзию искусственного спутника. Основным инструментом на станциях были созданные по заказу Астросовета трубки АТ-1. Это небольшие широкоугольные телескопы с диаметром входного зрачка 50 мм, шестикратным увеличением и полем зрения 11°»
В августе 1957 г. поступило распоряжение: доложить о готовности сети к работе. До запуска первого спутника Земли оставалось два месяца.
Началась повседневная, кропотливая работа по организации и проведению наблюдений за искусственными спутниками Земли и использованию этих наблюдений для исследований в области космической геодезии, геодинамики и геофизики. Первоначально обработка координатной информации проводилась сотрудниками Астросовета с использованием вычислительных мощностей академии наук. При этом следует отметить, что часть наблюдательных станций находилась за пределами СССР, на территории социалистических стран, а также в ряде государств в Африке, Азии и Южной и Центральной Америки, что сказывалось на оперативности получения результатов наблюдений в центре обработки информации и планирования.
Основным организатором всех работ была Алла Генриховна Масевич - одна из выдающихся ученых нашей страны и мира, которые начинали дело контроля космоса. Она в течение 35 лет была заместителем председателя Астросовета. Благодаря ее энергии Астрономический Совет взял на себя весь груз ответственности по налаживанию работ создаваемых станций оптического наблюдения. Она болела душой за качество труда первых наблюдателей, в основном, из числа студентов астрономических и физических факультетов высших учебных заведений.
Особо следует отметить роль руководителя одной из лучших станций оптического наблюдения при Рязанском педагогическом институте доктора физико-математических наук, профессора В.И.Курышева, который руководил одной из самых лучших станций. Одним из первых организаторов слежения за космическими объектами был руководитель Звенигородской станции А.М.Лозинский. Ученый, талантливый экспериментатор, наблюдатель наивысшей квалификации, он объединил вокруг себя большую группу единомышленников, среди которых особенно выделялся молодой ученый Н.С.Бахтигараев, сменивший Александра Марковича на посту руководителя станции. В наши дни Н.С.Бахтигараев много сил и энергии отдает делу организации слежения за космическими объектами, особенно, когда речь заходит о геостационарной области космического пространства. Скромный, обаятельный человек, он всю свою сознательную жизнь посвятил служению контролю космического пространства. Звенигородская обсерватория и сегодня играет существенную роль в обнаружении и сопровождении геостационарных космических аппаратов. Серьезные исследования проводит коллектив этой станции в области загрязнения космического пространства космическим мусором. Станции оптического наблюдения под руководством А.М.Лозинского и В.И.Курышева на протяжении всего периода работы с ЦККП были в числе лучших станций.
Впоследствии приборы АТ-1 были заменены модернизированными приборами БМТ-110М (бинокулярная морская труба). Модернизация приборов наблюдения производилась на Казанском оптико-механическом заводе. Получила развитие высокочувствительная телевизионная аппаратура. Такая установка, присоединенная к телескопу с диаметром зеркала 500мм, позволяла не только сфотографировать автоматические лунные и межпланетные станции на расстоянии до 80000км, но и следить за их движением на протяжении нескольких часов. Велись работы по разработке спутниковых лазерных дальномеров по программе «Интеркосмос». Они позволили бы измерять расстояния до спутников с точностью 10-20 см в полном автоматическом режиме и наблюдать космические объекты на высотах до 20000 км. Использование на отечественных космических аппаратах лазерных отражателей повысило точность измерений параметров КА Интеркосмос-17» (ошибка составляла всего 2-3 м).
В 1959 г. вблизи г. Звенигорода Московской области распоряжением Президиума АН СССР было создана Звенигородская экспериментальная станция Астросовета (в настоящее время Звенигородская обсерватория Института астрономии РАН), как основная базовая станция Астросовета АН СССР. Уже в 1961-62 гг. было получено с использованием камеры «Нафа-3с/25 около 4000 фотографий космических объектов, а применение камеры АФУ-75 (1968-1986гг.)– более 10000 снимков.
В 1964 году началось строительство лабораторного корпуса и трех астрономических башен, в одной из которых (самой большой) была смонтирована «Высокоточная астрономическая установка» (ВАУ), вступившая в строй в 1971 году. ВАУ по своим характеристикам превосходила все имеющиеся на тот момент времени камеры наблюдения, в том числе и знаменитую американскую камеру «Бейкер-Нанн». Она представляет собой автоматическую зеркально-линзовую систему Мусатова-Соболева. Основной задачей ВАУ было наблюдение космических объектов, находящихся на высокоэллиптических, высоких и геостационарных орбитах. Начиная с 1975 года с помощью ВАУ было получено около 3000 астронегативов, на которых обнаружено около 14000 изображений геостационарных спутников (ГСС), вычислено свыше 5000 точных их положений. По результатам обработки были составлены каталоги точных положений ГСС. В каталогах наблюдения были распределены в хронологическом порядке. Для каждой даты ГСС располагались в порядке возрастания долготы подспутниковой точки. При этом данные каталогов отличались высокой точностью как по времени (0.01 с), так по положению (0.1 угловой секунды).
Значение среднеквадратичной ошибки определения одного положения геостационарного объекта, полученное уравниванием ряда близких положений ГСС, на камере АФУ-75 составляло порядка 4с, а на ВАУ – около 1с. Еще одна ВАУ была установлена в Гиссарской обсерватории на территории Таджикистана.
Второй по значению в деле контроля космоса стала Симеизская научная база Астросовета, расположенная в 25 километрах от Ялты вблизи курортного поселка Симеиз. С 1973 года на этой базе начались систематические наблюдения космических объектов (в основном геостационарных) в соответствии с решением Президиума АН СССР. Коллектив стации активно участвует в проведении различных международных программах. Широкое применение получила разработанная в ГДР на предприятии «Карл Цейсс» камера СБГ, установленная на многих станциях наблюдения, в том числе и в Звенигороде и Симеизе.
Станции оптического наблюдения выполняли большой объем визуальных и фотографических, а позднее и лазерных наблюдений ИСЗ для решения задач геодезии, геофизики, эфемеридной службы и контроля космического пространства. Достаточно сказать, что за 10 лет работы станций оптического наблюдения было получено свыше 900 000 измерений более, чем по 500 советских и иностранных спутников и ракет-носителей (из этого числа более 400000 измерений прислано из-за рубежа, в том числе из Болгарии, Польши, Голландии, Финляндии, Италии и других стран). Это позволило утверждать, что уже на заре космической эры служба контроля космического пространства успешно справлялась с поставленными перед ней задачами.
Большая заслуга в организации работы системы слежения за космическими объектами принадлежит докторам физико-математических наук А.Г.Масевич и В.И.Курышеву (заведующий кафедрой Рязанского педагогического института).
Первый запуск искусственного спутника Земли в СССР произвел небывалый подъем гордости за свою страну и сильный удар по престижу США. Отрывок из публикации «Юнайтед пресс»: «90 процентов разговоров об искусственных спутниках Земли приходилось на долю США. Как оказалось, 100 процентов дела пришлось на Россию…». И несмотря на ошибочные представления о технической отсталости СССР, первым спутником Земли стал именно советский аппарат, к тому же его сигнал мог отслеживаться любым радиолюбителем. Полет первого спутника Земли ознаменовал начало космической эры и запустил космическую гонку между Советским Союзом и США.
Спустя всего 4 месяца, 1-го февраля 1958-го года США запустили свой спутник «Эксплорер-1», который был собран командой ученого Вернера фон Брауна. И хотя он был в несколько раз легче ПС-1 и содержал 4,5 кг научной аппаратуры, он все же был вторым и уже не так повлиял на общественность. Основным организатором всех работ была Алла Генриховна Масевич - одна из выдающихся ученых нашей страны и мира, которые начинали дело контроля космоса. Она в течение 35 лет была заместителем председателя Астросовета. Благодаря ее энергии Астрономический Совет взял на себя весь груз ответственности по налаживанию работ создаваемых станций оптического наблюдения. Она болела душой за качество труда первых наблюдателей, в основном, из числа студентов астрономических и физических факультетов высших учебных заведений.
Особо следует отметить роль руководителя одной из лучших станций оптического наблюдения при Рязанском педагогическом институте доктора физико-математических наук, профессора В.И.Курышева, который руководил одной из самых лучших станций. Василий Иванович внедрил много новшеств в работу своего детища. Так, например, чтобы наблюдатели более эффективно использовали время наблюдений, не переутомляясь, он в течение всей ночи по местной радиотрансляционной сети велел передавать мелодии легкой музыки. Это была не современная громоподобная музыка. Из репродукторов, расположенных непосредственно на наблюдательной площадке звучала тихая музыка. Как отличный психолог, он понимал, что этот прием дает людям возможность психологически отдыхать, и, как следствие, более эффективно работать. Он выпустил учебник по организации оптических наблюдений, который стал на долгие годы настольной книгой не только наблюдателей на СОН, но и для офицеров ЦККП. Изложенный в книге доступным языком материал позволял в короткие сроки людям, даже не имевшим солидной математической подготовки, осваивать основные принципы производства наблюдений за космическими объектами. На протяжении многих лет он руководил теоретической и практической подготовкой начальников ПОН ВПВО (Пункты оптического наблюдения Войск Противовоздушной обороны), проводимой на сборах вначале на ПОН в подмосковном поселке Мамонтовка, а позднее - в 12 учебном центре. Он искренне болел за качество подготовки начальников пунктов оптического наблюдения, старался за короткое время сборов (одна неделя) научить их не только качественно осуществлять руководство людьми при организации сеансов наблюдений за космическими объектами, но и самим осваивать искусство работы на оптических средствах.
В.И.Курышев стремился передать офицерам весь свой богатый опыт наблюдателя - теоретика и практика. На вооружении первых станций оптического наблюдения находились оптические приборы: АТ-1 (астрономическая трубка) и ТЗК (трубка зенитная командира). Это были приборы, позволявшие наблюдать космические тела, яркость свечения которых не превышала десятой звездной величины. Для справки: видимые человеческим глазом звезды имеют яркость не более шестой звездной величины, последняя звезда созвездия Большой Медведицы, именуемая Полярной звездой, светится, как звезда второй звездной величины. В.И.Курышев требовал от наблюдателей отличного знания карты звездного неба, устраивал своего вида контрольные занятия, когда его слушатели должны были безошибочно находить на небосклоне, или в звездном атласе необходимое созвездие или звезду, а их в атласе было зарегистрировано около 200 тысяч штук.
Одним из первых организаторов слежения за космическими объектами был руководитель Звенигородской станции А.М.Лозинский. Ученый, талантливый экспериментатор, наблюдатель наивысшей квалификации, он объединил вокруг себя большую группу единомышленников, среди которых особенно выделялся молодой ученый Н.С.Бахтигараев, сменивший Александра Марковича на посту руководителя станции. В наши дни Н.С.Бахтигараев много сил и энергии отдает делу организации слежения за космическими объектами, особенно, когда речь заходит о геостационарной области космического пространства. Скромный, обаятельный человек, он всю свою сознательную жизнь посвятил служению контролю космического пространства. Звенигородская обсерватория и сегодня играет существенную роль в обнаружении и сопровождении геостационарных космических аппаратов. Серьезные исследования проводит коллектив этой станции в области загрязнения космического пространства космическим мусором. Станции оптического наблюдения под руководством А.М.Лозинского и В.И.Курышева на протяжении всего периода работы с ЦККП были в числе лучших станций.
Впоследствии приборы АТ-1 были заменены модернизированными приборами БМТ-110М (большая морская труба). Модернизация приборов наблюдения производилась на Казанском оптико-механическом заводе. Однако эффективность работы СОН не в полной мере отвечала требованиям военных, так как наблюдателями были студенты, квалификация которых была недостаточно высокой. Наряду со своей основной задачей (наблюдения космических объектов) станции оптического наблюдения под руководством Астросовета участвовали во многих международных программах.
Для изучения влияния коротко-периодических проявлений солнечной активности на точность определения параметров орбит космических объектов необходимо было проводить наблюдения движения спутников по специальной программе на коротких промежутках времени. Такая международная программа наблюдений и исследований, получившая название «Интеробс», стала проводится в СССР в сотрудничестве с другими странами, начиная с 1963 года. Полученные квазисинхронные наблюдения низких спутников таких, как ракета-носитель «Космоса-54» и других объектов позволили определять периоды обращения с хорошей точностью на коротких (1-2 суток) интервалах времени и выполнить исследования их зависимости от вспышек на Солнце и магнитных бурь на Земле.
В конце 60-х годов оптические средства приступили к осуществлению программы «Атмосфера», основной целью которой уточнение навигационной привязки спутников. Фотографические наблюдения таких космических аппаратов, как «Полет-1», «Ореол-1» и «Интеркосмос» позволили повысить точность навигационной привязки примерно в 6-8 раз. Это имело большое значение при решении задач привязки научных экспериментов на спутниках.
В начале 70-х годов начались экспериментальные наблюдения автоматических межпланетных станций «Марс-1», «Луна-4», «Зонд-3» «Луна-7» на расстояниях от 100000 км до 150000 км. Для этого использовался телескоп Крымской астрофизической обсерватории АН СССР. Диаметр зеркала этого прибора составлял 2.6м. Получила развитие высокочувствительная телевизионная аппаратура. Такая установка, присоединенная к телескопу с диаметром зеркала 500мм, позволяла не только сфотографировать автоматические лунные и межпланетные станции на расстоянии до 80000км, но и следить за их движением на протяжении нескольких часов.
С начала 60- годов осуществлялись пробные работы по синхронным наблюдениям космических аппаратов с целью уточнения данных геодезической привязки наземных объектов методом космической триангуляции. Основным условием проведения этих работ было использование так называемой базы наблюдений (расстояние между пунктами, проводящих синхронные работы) от 3000-4000 км до 100000 км. Итогом было получение точных данных привязки наземных объектов, составлявших несколько десятков метров. Нет необходимости утверждать, насколько это было важно для обороноспособности страны.
Велись работы по разработке спутниковых лазерных дальномеров по программе «Интеркосмос». Они позволили бы измерять расстояния до спутников с точностью 10-20 см в полном автоматическом режиме и наблюдать космические объекты на высотах до 20000 км. Использование на отечественных космических аппаратах лазерных отражателей повысило точность измерений параметров КА «Интеркосмос-17» (ошибка составляла всего 2-3 м). В 1975 году с помощью фотографической камеры «АФУ-75» Симеизкой станции ВАУ Звенигородской обсерватории впервые были получены фотографии геостационарных спутников.
Прошло 60 лет со дня этого знаменательного события - запуска в Советском Союзе первого в мире Искусственного спутника Земли. И сегодня мы преисполнены гордостью за нашу советскую науку, доказавшую на деле, что наши ученые смогли сделать то, что оказалось не по силам зарубежным странам, в том числе и США. СЛАВА НАШЕЙ НАУКЕ, СЛАВА НАШИМ УЧЕНЫМ, КОНСТРУКТОРАМ!
Полковник Оляндер Л.К.,член совета ветеранов ККП и Постоянной комиссии ЦС СВКВ по социальной и правовой защите.
Войска воздушно-космической обороны (ВВКО) решают широкий спектр задач, основными из которых являются:
Создание Войск воздушно-космической обороны потребовалось для объединения сил и средств, отвечающих за обеспечение безопасности России в космосе и из космоса, с воинскими формированиями, отвечающими за противовоздушную оборону (ПВО) страны. Это было вызвано объективной необходимостью интеграции под единым руководством всех сил и средств, способных вести борьбу в воздушной и космической сфере, исходящей из современных мировых тенденций вооружения и перевооружения ведущих стран к расширению роли воздушно-космического пространства в обеспечении защиты государственных интересов в экономической, военной и социальной сферах.
С 1 декабря 2011 г. Войска воздушно-космической обороны во взаимодействии с силами и средствами противовоздушной обороны военных округов заступили на боевое дежурство с задачей защиты территории страны от ударов средств воздушно-космического нападения.
С введением в строй ВВКО в России прекратили существование Космические войска. Воздушно-космическая оборона создавалась на базе Космических войск, а также войск оперативно-стратегиче-ского командования воздушно-космической обороны.
Объекты ВВКО расположены по всей территории Российской Федерации - от Калининграда до Камчатки, - а также за её пределами. В странах ближнего зарубежья - Азербайджане, Белоруссии, Казахстане и Таджикистане - дислоцированы объекты систем предупреждения о ракетном нападении и контроля космического пространства.
В состав Войск воздушно-космической обороны входят:
- космическое командование;
- командование противовоздушной и противоракетной обороны;
- космодром Плесецк.
Космическое командование включает в себя силы и средства систем контроля космического пространства, управления орбитальной группировкой, а также системы предупреждения о ракетном нападении.
Силы и средства воздушно-космической обороны
На систему предупреждения о ракетном нападении (СПРН) возлагаются задачи получения и выдачи информации предупреждения о ракетном нападении на пункты государственного и военного управления, формирования необходимой информации для системы противоракетной обороны и выдачи данных о космических объектах на систему контроля космического пространства.
В настоящее время система предупреждения о ракетном нападении обеспечивает полный контроль всех ракетоопасных направлений.
Система противоракетной обороны осуществляет обнаружение целей и поражение боевых блоков межконтинентальных баллистических ракет (МБР) противоракетами с исключением детонации их зарядов.
Система контроля космического пространства (ККП) является уникальной. Контролировать космос могут только две державы - Россия и США. В главном каталоге системы ККП Российской Федерации содержится информация почти о 9 тыс. космических объектов.
Силы и средства ККП во взаимодействии с информационными средствами систем ПРН, ПРО и другими информационными системами выполняют задачи контроля космического пространства и выдачи информации о космической обстановке на пункты управления государственного и военного руководства. Системой определяются характеристики и назначение всех космических аппаратов, а также состав орбитальных группировок космических систем России и иностранных государств с их распознаванием.
Войска воздушно-космической обороны оснащены ракетами-носителями, командно-измерительными системами, радиолокационными станциями, оптико-электронными комплексами.
Выводы
- Войска воздушно-космической обороны - новый род войск, входящий в Вооружённые Силы Российской Федерации.
- Войска воздушно-космической обороны обеспечивают контроль космического пространства.
- В основные задачи Войск воздушно-космической обороны входит уничтожение баллистических ракет противника, атакующих объекты и войска в обороняемых районах.
- Войска воздушно-космической обороны выполняют разведывательные функции, собирая необходимую информацию для противоракетной обороны нашей страны.
Вопросы
- В чём состоит основное предназначение Войск воздушно-космической обороны?
- Какие космодромы Министерства обороны Российской Федерации вы можете назвать?
- Что входит в задачи Войск воздушно-космической обороны?
- Почему контроль космического пространства с использованием сил и средств Войск воздушно-космической обороны так важен для Российской Федерации? Обоснуйте свой ответ.
Задания
- Подготовьте сообщение о силах и средствах ракетно-космической обороны страны.
- Используя специальную литературу, подготовьте сообщение о космодроме «Плесецк».
Станислав ВЕНИАМИНОВ,научно-исследовательский испытательный центр (г. Москва) Центрального научно-исследовательского института Войск воздушно-космической обороны, действительный член Meждyнapoднoй академии астронавтики и аэронавтики, член экспертной рабочей группы по космическим угрозам, член Meждyнapoднoгo комитета пo проблемам засорения космического пространства и Комитета пo проблемам загрязнения космоса Haциoнaльнoгo исследовательского совета CШA, доктор технических наук, профессор.
По материалам доклада «Техногенное засорение космоса и некоторые его военные аспекты»
«МУСОРНАЯ» СТАТИСТИКА
После запуска первого спутника Земли космические державы осуществили более 5000 запусков. За весь период освоения космоса в околоземное космическое пространство выведено свыше 30 тысяч крупных (размером более 10-20 см) космических объектов (КО). Зарегистрированных гораздо больше (порядка 35 тысяч) - ввиду произошедшей фрагментации некоторых крупных космических объектов. Более двух третей из них всё ещё остаются на орбитах и контролируются наземными и космическими средствами наблюдения. На сегодня официально каталогизировано свыше 17 тысяч КО.
Однако системы контроля космического пространства (СККП) США и РФ отслеживают свыше 23 тысяч космических объектов размером более 10 см. При этом 95 % каталога космических объектов составляет космический мусор (КМ). Подчёркиваю: приведённые количественные характеристики касаются только крупных космических объектов, а с учётом гигантских космических скоростей их движения и с точки зрения представляемой ими угрозы (которая пропорциональна квадрату скорости) их следует расценивать как очень крупные. Понятно, что столкновение с любым из них реального космического аппарата будет катастрофическим. Но не только с ними.
На сегодняшний день космических объектов размером более 5 см - порядка 100 тысяч. Кроме них на орбитах находится огромное количество мелкого КМ: по разным оценкам более 500-600 тысяч размером от 1 до 10 см до сотен миллионов размером от 1 мм до 1 см. Количество более мелкого КМ исчисляется миллиардами и триллионами (см. рис. 1) . И почти все они представляют опасность при столкновении, хотя и в разной степени.
Почему-то принято считать (даже в кругах некоторых специалистов), что катастрофическую угрозу для космического аппарата представляют столкновения с космическим объектом размером более 1 см. Но решающими факторами здесь являются относительная скорость атакующей частицы, место космического аппарата, в которое она ударит, и направление её вектора скорости относительно поверхности космического аппарата в точке соприкосновения. Так что смертельно опасными могут оказаться и пылинки космического мусора.
И это не гипербола. Ярким примером служит случай с российским метрологическим спутником «Блиц». Он, имея диаметр всего 17 см, 22 января 2013 года столкнулся с частицей массой менее 0,08 г и раскололся, по крайней мере, на два фрагмента, которые были обнаружены и каталогизированы.
Однако существующими средствами можно относительно надёжно зафиксировать лишь космический объект размером 10-20 см, то есть большинство (> 99,97 %) потенциально опасного космического мусора не контролируется. Из каждых 10 000 потенциально опасных космических объектов наблюдаются только три. И в этом состоит главная проблема контроля космического мусора, масштабы которой наглядно иллюстрирует рисунок 1.
Любой космический мусор в разной степени опасен для космической деятельности и не только для неё. Самый крупный космический мусор при входе в плотную атмосферу несёт угрозу для наземных объектов и людей. Что касается самого мелкого космического мусора, то астрономы давно уже заметили, что за последние десятилетия прозрачность среды околоземного космического пространства ощутимо снизилась, что мешает вести астрономические наблюдения.
Кроме того, он сильно повреждает чувствительные поверхности бортовых приборов, например оптику. Так что важно контролировать любой космический мусор.
Прогрессирующий рост засорённости ОКП наглядно характеризуют следующие два графика (см. рис. 2 и 3), причём каждый по-своему. Рисунок 3 показывает неуклонный рост средней плотности техногенного засорения ОКП, а скачки на рисунке 2, на котором отражена история количественного изменения состава каталога космических объектов по годам, иллюстрируют скачкообразный рост опасности столкновений с космическим мусором. (На рисунке 3 их нет, так как скачкообразно изменяется только количество космических объектов после катастрофических разрушений, а не их суммарная масса.)
Из осуществлённых человеком более 5000 запусков ИСЗ на интервале около 60 лет только 10 из них породили одну треть сегодняшнего каталога космических объектов. Причём из этой десятки шесть приходятся на последние 10 лет!
С усилением засорения ОКП растёт и количество столкновений космических аппаратов с космическим мусором и космического мусора между собой. На рисунке 4 показан полученный с помощью модели НАСА LEGEND прогноз роста количества столкновений крупных космических объектов на ближайшие 100 лет для нескольких сценариев освоения космоса.
На рисунке 5 приведён аналогичный прогноз на 200 лет с помощью российской модели А. И. Назаренко.
Павел ВИНОГРАДОВ,
Космонавт, совершивший семь выходов в открытый космос, Герой РФ. Общая продолжительность его работы в открытом космосе на 2014 год - 38 часов 25 минут.
Количество космических объектов на орбите Земли столь велико, что все угрозы из космоса абсолютно реальны. Если на Землю прилетит объект диаметром 2 или 2,5 километра, то всё живое на Земле может погибнуть.
КАСКАДНЫЙ ЭФФЕКТ
В обоих предсказаниях, полученных на независимых моделях, экспоненциальный характер роста числа столкновений крупных космических объектов и общего количества мелкого космического мусора при умеренном росте количества крупных космических объектов - это уже признак каскадного эффекта. Аналогичные неутешительные перспективы предсказывают и другие модели.
Наиболее мрачная перспектива нашего космического будущего - это возникновение и развитие каскадного эффекта (синдрома Кесслера) в ОКП, то есть стремительно расширяющегося цепного процесса образования вторичных осколков. В этой самой трагической фазе процесса засорения ОКП космический мусор приобретает уже некий агрессивный характер, которому уже мало что можно противопоставить. Общий характер каскадного эффекта такой же, как и у ядерной цепной реакции. Разница лишь во временном масштабе развития процесса.
Вероятность столкновений зависит в первую очередь от количества космических объектов в данной орбитальной области, а не от их суммарной массы. Но именно общая масса космического мусора (точнее, суммарная кинетическая энергия космического мусора) определяет в перспективе скорость и интенсивность развития каскадного эффекта.
Многие учёные считают, что каскадный эффект уже начался в некоторых орбитальных областях и для некоторых классов космического мусора (например, на высотах 900-1000 км и 1500 км) (см. рис. 6) .
УГРОЗЫ СТОЛКНОВЕНИЯ
Рост вероятности столкновения космического аппарата с космическим мусором наглядно демонстрирует история учёта угрозы космического мусора работе Международной космической станции (МКС). На рисунке 7 представлена диаграмма изменения количества манёвров уклонения МКС от столкновения с космическим мусором по годам (по данным ЦУПа).
В области геостационарной орбиты (ГСО) столкновение с космическим мусором не так опасно, как на низких орбитах, поскольку там скорость движения космических объектов обычно не превышает 3 км/с, кроме того, космические объекты в геостационарном поясе движутся в основном в одну сторону (в отличие от области низких орбит). Поэтому средняя относительная скорость при столкновении и того меньше - 0,5 км/с.
Если удары мелкого космического мусора не вызывают серьёзных структурных повреждений, создаваемые ими сколы, кратеры, пробоины, царапины, эрозии, мелкие трещины приводят к постепенной деградации поверхности космического аппарата, ослабляя её и делая более уязвимой для воздействия внешней среды и последующих столкновений с космическим мусором.
Геннадий ПАДАЛКА,
Российский космонавт, полковник ВВС, Герой РФ. Занимает первое место по суммарной продолжительности нахождения в космосе - 878 дней.
В каждом из пяти моих полётов манёвры по уклонению от столкновения с космическим мусором выполнялись по нескольку раз.
В течение последних десятилетий многократно наблюдались внезапные выходы из строя космических аппаратов военного назначения, причины которых так и не удалось официально установить ни с помощью наблюдений, ни посредством телеметрии. Остаются два возможных объяснения - незарегистрированное столкновение с космическим мусором или «происки» вероятного космического противника. А это уже политически опасная дилемма.
Таким образом, на сегодняшний день существующая популяция космического мусора (КМ), с точки зрения воздушно-космической обороны, представляет собой мощную неуправляемую орбитальную группировку, создающую угрозу как военным, так и гражданским космическим аппаратам (КА), а также наземным объектам (в частности, оборонного назначения и государственным стратегическим объектам) независимо от их государственной принадлежности. Этот факт означает появление нового своеобразного игрока на космическом театре военных действий в отличие от наземного, морского и воздушного театров.
Cуществующая популяция космического мусора (КМ), с точки зрения воздушно-космической обороны, представляет собой мощную неуправляемую орбитальную группировку, создающую угрозу как военным, так и гражданским космическим аппаратам (КА), а также наземным объектам (в частности, оборонного назначения и государственным стратегическим объектам) независимо от их государственной принадлежности. Этот факт означает появление нового своеобразного игрока на космическом театре военных действий в отличие от наземного, морского и воздушного театров.
Особенностью этого игрока является его абсолютная независимость. Степень опасности нового игрока определяется прежде всего следующими тремя факторами: длительное время орбитального существования космического мусора, высокая скорость движения, трудность его утилизации.
Следствием этих факторов (особенно второго) является то, что даже самый мелкий космический мусор (размерами менее 1 см) может представлять серьёзную опасность для космического аппарата.
Особенно опасен мелкий космический мусор в низкоорбитальной области (основной тактической и оперативной зоне космического театра военных действий), где относительные скорости космических аппаратов и космического мусора могут превышать 15 км/с, а в перигейной области высокоэллиптических орбит - 17 км/с. А при таких скоростях столкновение космического аппарата даже с мельчайшим мусором может не только повредить солнечные панели, иллюминаторы и оптические поверхности бортовых наблюдательных инструментов, но и уничтожить космический аппарат, как это было в случае с КА «Блиц».
Особая политическая опасность, которую несёт появление такой независимой группировки в ОКП, состоит в том, что непредсказуемое воздействие этой группировки на космический аппарат (особенно военного назначения) может спровоцировать политический или даже вооружённый конфликт между космическими державами. Не всегда страна-собственник космического аппарата, подвергнутого воздействию космического мусора, может оперативно определить действительную причину его выхода из строя (или потери эффективности его функционирования).
ЛИТЕРАТУРА:
1. Вениаминов С. С. Космический мусор - угроза человечеству. 2-е издание, исправ. и доп. М.: ИКИ РАН, 2013. (Сер. Механика, управление, информатика).
2. Аксёнов О., Олейников И. и др. Анализ заселённости ОКП объектами техногенного происхождения // Полёт. Общероссийский научно-технический журнал. 2014. № 9. С. 8-14.
3. Orbital Debris Quarterly News. NASA, USA, Jan. 2015. V. 19. Iss. 1.
4. Liou J.-C. An Updated Assessment of the Orbital Debris Environment in Leo // Orbital Debris Quarterly News. January 2010. V. 14. Iss. 1.
5. Potter A. Early detection of Collisional cascading // Proceedings of the 1st European Conference on Space Debris, ESA/ESOC, Darmstadt, Germany, 1993.
6. Назаренко А. Прогноз засорённости ОКП на 200 лет и синдром Кесслера [Электрон. текст]. Метод доступа:
7. Nazarenko A. Space Debris Status for 200 years ahead & Kessler effect // 29th IADC Meeting, Berlin, Germany, 2011.
8. Kessler D. et al. The Kessler syndrome: Implications to Future Space Operations // 33rd Annual American Astronautical Society, Rocky Mountain Section, Guidance and Control Conference, Breckinridge, Colorado, USA, 2010.
9. Small Satellite Possibly Hit by Even Smaller Object // Orbital Debris Quarterly News. NASA, USA, April 2013. V. 17. Iss. 2.
10. Orbital Debris Quarterly News. NASA, USA, January 2014. V. 18. Iss. 1. Р. 10.
11. Orbital Debris. A Technical Assessment // NRC. National Academy Press, Washington, D.C. 1995.
В рамках Совета по проблемам воздушно-космической обороны на вопросы «Газеты.Ru» ответил военный специалист по контролю космического пространства, сотрудник Научно-исследовательского испытательного центра ЦНИИ войск воздушно-космической обороны Станислав Вениаминов.
— Станислав Сергеевич, сколько аппаратов выведено в космос за почти 60 лет космической эры, с 1957 года?
— Всего осуществлено более 5 тыс. запусков, однако в ходе одного запуска можно выводить несколько спутников. Поэтому запущено было всего около 30 тыс. аппаратов. А после того как произошла фрагментация некоторых крупных аппаратов, их насчитывается более 35 тыс. Речь о крупных объектах свыше 20-25 см. Сейчас из них на орбите остались две трети спутников, остальные сошли с орбиты. При этом наблюдается гораздо больше объектов, чем закаталогизировано (свыше 17 тыс. объектов).
История заполнения околоземного пространства объектами разных категорий с 1957 г.
Станислав Вениаминов— В наших каталогах или американских?
— В американских. У них закаталогизировано больше. Их система NORAD (командование воздушно-космической обороны Северной Америки) за последнее время очень расширилась, появилось много новых средств. А сопровождается обеими нашими системами свыше 23 тыс. объектов. Это крупные объекты более 10-20 см. Однако из-за их скорости опасность представляют не только крупные объекты, но и мелкие с огромной кинетической энергией, которая зависит квадратично от скорости. Поэтому подавляющее большинство потенциально опасного космического мусора не контролируется.
По грубым подсчетам, из каждых 10 тыс. опасных космических объектов наблюдаются только три, в этом главная проблема.
— В своем докладе на экспертном совете по проблемам воздушно-космической обороны вы сообщили, что целая треть космического мусора создана за счет столкновений всего десяти спутников.
— Не спутников, а после десяти запусков. В эту статистику, по несчастью, попал наш старый спутник «Космос-2251», который в 2010 году столкнулся с американским спутником связи 33, после чего образовалось безумное количество осколков, настоящий скачок в их количестве. И китайский спутник «Фэнъюнь», который китайцы разбили при помощи кинетического оружия.
— Как это столкновение допустили, если, как вы говорите, все объекты более 20 см отслеживаются?
— Проглядели, просмотрели американцы, мы за мертвыми спутниками особенно не следим, а их-то аппарат был действующий! Проморгали. Здесь важно не только отследить, но и предвидеть столкновение.
— А сколько на данный момент бесхозных мертвых спутников остается на орбите Земли?
— И ракет-носителей, и самих таких аппаратов сейчас около четверти-трети от упомянутых 17 тыс. объектов.
— Сколько на орбите осталось наших мертвых спутников с ядерными установками на борту?
— Не скажу сколько, но они остаются на орбите, и не только наши, но и американские.
— Каким средствами наши военные следят за околоземным пространством?
— Наши средства — и это то, в чем их ущербность, — локализованы на территории России. Некоторые объекты на территории бывшего СССР мы использовали, но постепенно отказываемся от них. Это Габала в Азербайджане, радиолокатор на Украине, объекты в Прибалтике. Сейчас есть оптическая система «Окно» (оптико-электронный комплекс в горной системе Памир) в Таджикистане, она действует и очень хорошо работает. Помимо этого, мы используем оптические средства , вузовские средства, есть средства, расположенные в Бюраканской обсерватории в Армении.
Все они следят и сбрасывают информацию в систему контроля космического пространства. Американская же система разбросана по всему миру, и в этом она превосходит нашу.
— Радиотелескоп РТ-70 , расположенный в Евпатории, вошел в эту систему?
— В систему контроля космоса он не вошел, хотя мы прибегаем к его услугам.
Критическая плотность обломков в области низких орбит
Станислав Вениаминов— Эксперты утверждают, что в какой-то момент увеличение числа комических обломков станет неконтролируемым. Как это происходит?
— Действительно, так называемый синдром Кесслера — это полный аналог ядерной цепной реакции, разница только во временном масштабе развития процесса, который развивается гораздо медленнее. Обломки летают, и их столкновения абсолютно неконтролируемы.
— И когда, по данным результатов моделирования, этот момент наступит?
— А он уже наступил. По расчетам самого Кесслера, автора этого каскадного эффекта, критическое число обломков уже достигнуто в двух областях околоземного пространства. Это области в районе 0,9-1 тыс. км, и в окрестностях — 1,5 тыс. км. На этих орбитах очень высокая плотность мусора, критическая масса уже превышена.
— Какие критические ситуации помимо случая со спутником Iridium создавал космический мусор?
— Космическим обломком 22 января был разрушен российский метрологический спутник BLITS. Это был шарик диаметром 17 см. За ним следили и мы, и американцы, и вдруг выяснилось, что он внезапно превратился в два или даже три фрагмента. Два из них были каталогизированы, и по изменению их динамики рассчитали, что в него ударилось. Это была пылинка массой меньше 0,08 г!
— Это единичный случай?
— Нет. В последнее десятилетие зафиксировано много выходов из строя космических аппаратов (я говорю про военные), причины которых установить вообще не удалось. Версий было много, в том числе действие электростатического электричества. Таких случаев было достаточно много. Приходилось даже запускать новые спутники, ведь подобные объекты обычно часть какой-либо системы. Политическая опасность состоит в том, что его непредсказуемое воздействие на космический аппарат, особенно военный, может спровоцировать политический и даже вооруженный конфликт между космическими державами.
Так, недавно Объединенный центр космических операций США сообщил, что на полярной орбите пропал американский спутник NOAA.
— Эксперименты, подобные применению Китаем кинетического оружия в космосе, повторялись кем-то?
— Никто не думал, что они сделают это на высоте восемьсот с лишним километров, это очень «плохая» высота, поскольку осколки остаются на орбите долго и они до сих пор летают. Американцы сделали по-божески: испытали свое кинетическое оружие на более низких высотах, где обломки полетали недели две-три и сгорели. Это были испытания системы ASAT (Anti-Satellite Weapons. — «Газета.Ru»). Сначала испытания проводились лет пятнадцать назад, повторные, не совсем удачные испытания были проведены недавно. Запускался специальный аппарат к уже ненужному спутнику, который обстреливался мелкими деталями типа шрапнели.
— В России разрабатываются подобные системы?
— Вообще-то это запрещено нашими договорами, но они тихонько делают, и у нас то же самое происходит.
Урок 45
КОСМИЧЕСКИЕ ВОЙСКА, ИХ СОСТАВ И ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ
Предмет: ОБЖ.
Модуль 3. Обеспечение военной безопасности государства.
Раздел 5. Основы обороны государства.
Глава 14. Виды и рода войск Вооружённых Сил Российской Федерации.
Урок №45. Космические войска, их состав и предназначение.
Дата проведения: «____» _____________ 20___ г.
Урок провёл: учитель ОБЖ Хаматгалеев Э. Р.
Цель: рассмотреть состав и предназначение Космических войск.
Ход уроков
Организация класса.
Приветствие. Проверка списочного состава класса.
Сообщение темы и цели урока.
Актуализация знаний.
Для выполнения каких боевых задач предназначены Воздушно-десантные войска?
Какие боевые возможности Воздушно-десантных войск вы можете перечислить?
Какие известные подразделения входят в состав Воздушно-десантных войск?
Как вы понимаете девиз ВДВ «Никто, кроме нас!»? Поясните свой ответ.
Проверка домашнего задания.
Заслушивание ответов нескольких учеников на домашнее задание (по выбору учителя).
Работа над новым материалом.
Космические войска – это принципиально новый самостоятельный род войск, который предназначен для:
вскрытия начала ракетного нападения на Российскую Федерацию и её союзников;
борьбы с баллистическими ракетами противника, атакующими обороняемый район;
поддержания в установленном составе орбитальных группировок космических аппаратов военного и двойного назначения и обеспечения применения космических аппаратов по целевому назначению;
контроля космического пространства;
обеспечения выполнения Федеральной космической программы России, программ международного сотрудничества и коммерческих космических программ.
В состав Космических войск входят: объединение ракетно-космической обороны (РКО), Государственные испытательные космодромы Министерства обороны Российской Федерации «Байконур», «Плесецк» и «Свободный», Главный испытательный центр испытаний и управления космическими средствами имени Г. С. Титова, управление по вводу средств РКО, военно-учебные заведения и части обеспечения. Объединение РКО включает соединения предупреждения о ракетном нападении, противоракетной обороны и контроля космического пространства.
СИЛЫ И СРЕДСТВА РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ОБОРОНЫ
На систему предупреждения о ракетном нападении (СПРН) возлагаются задачи получения и выдачи информации предупреждения о ракетном нападении на пункты государственного и военного управления, формирования необходимой информации для системы противоракетной обороны и выдачи данных о космических объектах на систему контроля космического пространства.
Система противоракетной обороны осуществляет обнаружение целей и поражение боевых блоков межконтинентальных баллистических ракет (МБР) противоракетами с исключением детонации их зарядов.
Система контроля космического пространства (ККП) является уникальной. Контролировать космос могут только две державы – Россия и США. В главном каталоге системы ККП Российской Федерации содержится информация почти о 9 тыс. космических объектов.
Силы и средства ККП во взаимодействии с информационными средствами систем ПРН, ПРО и другими информационными системами выполняют задачи контроля космического пространства и выдачи информации о космической обстановке на пункты управления государственного и военного руководства. Системой определяются характеристики и назначение всех космических аппаратов, а также состав орбитальных группировок космических систем России и иностранных государств с их распознаванием.
В условиях возрастания роли космического пространства в решении мирных и военных задач у системы ККП появляются новые задачи: информационное обеспечение поддержки реализации Россией своих прав по использованию космического пространства; информационное обеспечение противодействия средствам космической разведки, в том числе для сохранения мобильной группировки стратегических ядерных сил (СЯС); экологический мониторинг космического пространства; контроль за испытаниями и возможным развёртыванием элементов системы ПРО космического базирования.
Космические войска оснащены ракетами-носителями, командно-измерительными системами, радиолокационными станциями, оптико-электронными комплексами.
ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ КОСМОДРОМЫ МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Космодром «Байконур» основан в июне 1955 г. Отсюда 12 апреля 1961 г. стартовал первый космонавт планеты Ю. А. Гагарин.
После распада СССР космодром стал собственностью Республики Казахстан. В соответствии с Договором аренды комплекса «Байконур» между Правительствами Российской Федерации и Республикой Казахстан 1994 г. его использование осуществляется Российской Федерацией. Срок аренды комплекса «Байконур» - 20 лет с возможностью его дальнейшего продления.
Общая координация работ, проводимых на космодроме, возложена на Министерство обороны Российской Федерации (Космические войска), а реализация Федеральной космической программы России и программ международного сотрудничества – на Российское авиационно-космическое агентство.
Космодром «Плесецк» является самым северным космодромом в мире (он находится в Архангельской области) и осуществляет запуски космических аппаратов по программам военного, социально-экономического и научного назначения, а также по программам международного сотрудничества.
Космодром «Свободный» создан в соответствии с Указом Президента Российской Федерации Б. Н. Ельцина 1 марта 1996 г.
Благоприятное географическое расположение космодрома «Свободный» в Амурской области позволяет осуществлять запуски космических аппаратов в широком диапазоне наклонений орбит, в том числе на полярные и солнечно-синхронные, более эффективно использовать энергетические возможности ракет-носителей.
Выводы.
Космические войска – новый род войск, входящий в Вооружённые Силы Российской Федерации.
Космические войска обеспечивают контроль космического пространства.
В основные задачи Космических войск входит уничтожение баллистических ракет противника, атакующих объекты и войска в обороняемых районах.
Космические войска выполняют разведывательные функции, собирая необходимую информацию для противоракетной обороны нашей страны.
Вопросы.
В чём состоит основное предназначение Космических войск?
Какие космодромы Министерства обороны Российской Федерации вы можете назвать?
Что входит в задачи Космических войск?
Почему контроль космического пространства с использованием сил и средств Космических войск так важен для Российской Федерации? Обоснуйте свой ответ.
Задания.
Подготовьте сообщение о силах и средствах ракетно-космической обороны страны.
Используя специальную литературу, подготовьте сообщение об одном из космодромов, используемых Космическими войсками Российской Федерации.
Напишите реферат об одном из советских или российских лётчиков-космонавтов.
Дополнительные материалы к §45.
Главный испытательный центр испытаний и управления космическими средствами им. Г. С. Титова
Отправной точкой создания Главного центра испытаний и управления космическими средствами им. Г. С. Титова (ГИЦИУ КС) по праву можно считать Постановление Совета министров СССР от 30 января 1956 г., определившее программу разработки и запусков первых искусственных спутников Земли.
Специалисты ГИЦИУ КС и подчинённых воинских частей совместно с Центром управления полётами обеспечивают все космические программы, начиная с запуска первого искусственного спутника Земли 4 октября 1957 г. Люди в погонах отвечают за состояние практически всех отечественных орбитальных систем – военных, научных, пилотируемых и др. Космическая служба Земли – это спутники связи, навигации, метеопрогноза, картографии, телевещания, ретрансляции и др.
Силы и средства ГИЦИУ КС дислоцированы практически на всей территории Российской Федерации – от Санкт-Петербурга до Камчатки.
Ракета на полигоне
Окончание урока.
Домашнее задание. Подготовить к пересказу §45 «Космические войска, их состав и предназначение»; выполнить задания 1-3 (рубрика «Задания», с. 236).
Выставление и комментирование оценок.