«Техника-молодежи» 1981 №4, с.38-39, 49

Широкое применение космических средств для исследований внеземного пространства и для решения задач народного хозяйства постоянно увеличивает количество космических объектов искусственного происхождения на околоземных орбитах, число которых уже сейчас измеряется тысячами.

Как ни велики в наше время достижения космической техники, срок надежной работы на орбите большей части космических аппаратов составляет лишь несколько лет, а в ряде случаев и гораздо меньше: несколько месяцев или даже дней. После решения поставленной задачи или в результате выработки ресурса какой-либо системы, агрегата, прибора и возникновения неисправности спутник перестает нормально функционировать и пополняет ряды «молчащих» космических объектов. До сих пор не исключены случаи отказов космической техники и задолго до истечения ресурса. Так, в прошлом году сразу же после выведения на орбиту не смогли выполнить заданную программу японский экспериментальный спутник связи и американский спутник глобального контроля окружающей среды.

Пояс «молчащих» космических объектов постоянно пополняется различными фрагментами ракетно-космических систем, попадающими на орбиту вместе с космическими аппаратами. К ним относятся последние ступени ракет-носителей, переходники, обтекатели, блоки обеспечения запуска двигателей в невесомости и тому подобные агрегаты, отделяемые от аппарата после выполнения их функций. Эти фрагменты, как и отработавшие спутники, обращаются вокруг планеты в течение более или менее длительного времени (в зависимости от высоты перигея и других параметров орбиты), постепенно снижаясь и входя в плотные слои атмосферы.

В среднем каждый космический объект существует на орбите 100— 200 лет. Поэтому количество накопившегося в околоземном пространстве «космического мусора» уже в несколько раз превышает число действующих спутников. В результате возникли две проблемы, важность решения которых увеличивается по мере роста количества, а также размеров и массы запускаемых в космос аппаратов.

Первая связана с возможностью столкновения космических объектов друг с другом, что особенно опасно для пилотируемых кораблей и орбитальных станций. Эта вероятность сегодня оказывается уже более высокой, чем угроза попадания метеорита.

Вторая проблема заключается в опасности падения массивных частей космических аппаратов или фрагментов ракетно-космических систем в густонаселенные районы земной поверхности. Достаточно вспомнить те волнения, которые вызвало падение орбитальной станции «Скайлэб» 12 июля 1978 года, когда значительная часть ее крупных узлов обрушилась в Индийский океан и на территорию Австралии.

Прежде всего напрашивается такое предложение: отработавшие космические аппараты уничтожать на орбите. Разумеется, ликвидировать их полностью не удастся. Можно лишь дробить их взрывами, что снимет вопрос о падении крупных частей спутников, но, пожалуй, увеличит опасность столкновений на орбите, где и мелкие осколки могут причинить космическим аппаратам серьезные повреждения. К тому же снабжение спутников и фрагментов взрывными устройствами обойдется довольно дорого.

Другое предложение сводится к тому, чтобы возвращать отработавшие спутники в целости и сохранности на Землю. После замены негодных блоков и ремонта, некоторые из них могли бы использоваться для повторного запуска.

Это вполне реальная мысль, которая наверняка частично будет реализована. Правда, более предпочтительной является система орбитального обслуживания космических аппаратов, разработанная в Центре космических полетов имени Маршалла (США), технический макет которой проходит испытания в наземных условиях. Преследуется цель продлить срок службы спутников на орбите до 10 и даже до 20 лет. Реализация этого предложения позволит заметно сократить число космических аппаратов, сходящих с орбиты, которые могли бы представить угрозу населению. Но эта система может начать функционировать, вероятно, не ранее чем через десятилетие — после того как станет возможным создание в околоземном пространстве ремонтных служб с обслуживающим персоналом.

Несмотря на благоприятные перспективы увеличения срока службы спутников на орбите (благодаря их ремонту и корректировке высоты перигея) и соответствующего сокращения количества фрагментов в космосе, опасность столкновений космических объектов все-таки остается. Ведь c каждым годом появляются все новые, глубоко обоснованные проекты создания в космосе постоянных станций и других крупных сооружений.

Таким может быть робот, перерабатывающий драгоценный «космический мусор». Количество космических объектов искусственного происхождения: 1 — ИСЗ, находящиеся на орбитах; 2 — ИСЗ, сошедшие с орбит; 3 — фрагменты, находящиеся на орбитах; 4 — фрагменты, сошедшие с орбит.

Следовательно, рост «космического хозяйства» вокруг планеты вызовет и нарастающий поток грузов на орбиты, который уже ни в коем случае нельзя оставлять бесконтрольным.

Нам думается, что эту проблему можно решить, если наличие в околоземном пространстве большого количества отработавших спутников и различных конструктивных узлов рассматривать в качестве не столько опасного космического «мусора», сколько ценных материалов, уже доставленных на орбиту и годящихся для самых разнообразных строительных целей.

При таком подходе удастся сберечь огромные материальные ресурсы, на создание и доставку которых в космос затрачен большой труд высококвалифицированных коллективов. Причем стоимость доставки, как известно, соизмерима со стоимостью изготовления. Использование широкого ассортимента оборудования и материалов, уже находящихся на орбите, значительно ускорит постройку и начало работы различных специальных сооружений в околоземном пространстве.

Реализация этого предложения позволит совершенно прекратить вход в атмосферу с орбиты ИСЗ объектов искусственного происхождения. Что же касается опасности столкновений космических объектов в околоземном пространстве, то она резко уменьшится, так как на орбитах будут находиться только функционирующие космические аппараты, которые при необходимости вполне смогут совершить маневр расхождения.

Использование вне Земли материалов отработавших спутников и фрагментов, на наш взгляд, естественно вписывается в закономерную последовательность обеспечения космической деятельности человека сырьевыми ресурсами. Как отмечал еще К. Э. Циолковский, обеспечение внеземных поселений сырьем и оборудованием пройдет три качественно различных этапа, тесно связанных между собой. На первом все материальное снабжение будет производиться с Земли, позже начнется частичное использование сырья небесных тел и, наконец, на третьем этапе — развернутого освоения солнечной системы — будет достигнута полная независимость космического хозяйства от снабжения с нашей планеты.

Широчайшее применение космических автоматов (чего не предвидел Циолковский) создало очень своеобразную обстановку. Наряду с начавшимся материальным снабжением космических сооружений с Земли (грузовыми кораблями «Прогресс») на орбитах накапливается огромное количество «внепланового» полезного груза (отработавших КА и фрагментов). Его использование позволит ускорить переход ко второму этапу материального обеспечения внеземных баз человека.

К началу 1981 года на околоземных орбитах насчитывалось порядка тысячи спутников и четырех тысяч фрагментов, их суммарное количество увеличивается каждый год примерно на 260 единиц. Средняя масса КА, выводимого на орбиту, составляет около 3 т, а вместе с фрагментами — до 6 т. Таким образом, ежегодно на орбитах ИСЗ появляются новые сотни тонн конструкционных материалов ц оборудования. Причем фрагменты, выведенные в околоземное пространство, исчерпывают свою роль с момента выхода космического аппарата на орбиту и могут после этого сразу же использоваться для любых других целей.

Следовательно, в околоземном пространстве уже находятся ставшие ненужными (но далеко не исчерпавшие свой ресурс!) различные блоки и приборы, кабели, электрооборудование и т. д. На орбитах ИСЗ имеется большое количество высоколегированной стали, титана, магния, дюралюминия, меди, свинца, теплозащитных и других материалов, включая золото и серебро. Причем часть из них можно использовать как уже готовые конструктивные элементы: баки, профилированные изделия, листовой материал, отсеки различной формы и размеров, экрановакуумную теплоизоляцию...

Использование всех этих материальных ресурсов в процессе развития околоземного космического хозяйства могло бы пойти по ряду направлений.

Во-первых, в качестве строительного материала при создании помещений для персонала, выполняющего монтажные, ремонтные, исследовательские и другие работы, связанные с обслуживанием постоянных орбитальных станций, прикладных и научных ИСЗ. Кроме того, конструктивные элементы отработавших ИСЗ и фрагменты могут широко применяться при создании в околоземном пространстве специальных сооружений — солнечных электростанций, оранжерей, цехов внеземного производства, крупногабаритных радиотелескопов. При этом, конечно, частично будет использоваться и различное оборудование нефункционирующих ИСЗ, которое не выработало свой ресурс.

Во-вторых, металлы и сплавы «космического мусора» послужат хорошим сырьем для внеземного производства — при изготовлении новых особо ценных сплавов, пористых и армированных материалов, сверхчистых металлов, необходимых деталей и т. д. Это, безусловно, гораздо более рационально, чем получение металлов и других веществ из лунных пород, которое планируется в ряде проектов.

Особенностью всех производственных операций в космосе явится их широкая автоматизация, что существенно облегчит выполнение необходимых работ (в том числе и по использованию оборудования и материалов отработавших спутников). Об этом свидетельствуют такие факты, как функционирование многочисленных автоматических космических аппаратов, рейсы беспилотного грузового корабля «Прогресс», разработка фирмой «Дуглас» (США) автоматического завода по выпуску кремниевой ленты на орбите. Очевидно, что уже в процессе создания долговременных обитаемых станций следующего поколения на орбитах ИСЗ могут быть отработаны производственные операции и по вылавливанию и разборке отработавших космических объектов. Тогда на определенном этапе своего развития космическая индустрия обеспечит — с привлечением внеземных материальных ресурсов — проведение всех необходимых работ без доставки с Земли больших количеств груза.

Что же касается космических аппаратов, запущенных на различные небесные тела и гелиоцентрические орбиты, то мы считаем, что использование их конструктивных частей в качестве сырьевых ресурсов там будет еще более целесообразным, чем у Земли.

Поставленная тема далеко не преждевременна, хотя и нуждается, безусловно, в более тщательной проработке, особенно в части создания конкретного технологического оборудования для подготовительных, монтажных и производственных работ в межпланетном пространстве и на небесных телах, а также в экономическом и юридическом анализе проблемы. Уже сегодня может оказаться оправданным при проектировании космических аппаратов учитывать, что в будущем они послужат источниками сырья, и предусматривать в их конструкции преимущественное применение материалов, особенно необходимых для внеземных поселений.