Исследование космоса как глобальная проблема современного мира. Космический мусор: проблемы и пути решения

Историческим фактом является первенство СССР в области освоения космического пространства. Именно с запуска советского спутника, осенью 57 года, принято вести отсчет начала так называемой Космической Эры. Гражданин Советского Союза – Ю.А. Гагарин, стал первым человеком, покинувшим пределы земной атмосферы. Кроме людей и механизмов, на орбите Земли побывали животные, первым из них стала Лайка – собака, помещенная в капсулу второго спутника, запущенного через месяц после первого.

Запуск первого спутника позволил людям произвести замеры плотности верхней части атмосферного купола, проверить как распространяется радиосигнал в безвоздушном пространстве, а также отработать способы выведения на орбиту плотных тел. После успешного запуска второго спутника, с живым организмом на борту, советские ученые смогли создать приемлемые условия для вывода на орбиту человека. Лайка была помещена в 60-сантиметровую сферу, весом чуть более 80 кг, оснащенную 3-метровой антенной.

После триумфа СССР, Америка – потенциальный противник, предприняла попытки запуска собственных надатмосферных аппаратов. Первый из них - «Авангард-1», взорвался едва оторвавшись от стартовой площадки. Через год, Штатам удалось совершить удачный запуск 14-килограммовой ракеты, со спутником, весившим менее 5 кг. «Эксплорер-1» оснащался температурными и радиационными датчиками, а также тактильными сенсорами, для замеров силы ударов микрометеоритов.

Вдохновленные успехом, США предприняли еще несколько попыток запуска «Авангарда» и только в марте 1958 года, спутнику удалось зафиксироваться на геостационарной орбите. Всего, американцы вывели на орбиту три искусственных спутника типа «Авангард», которые позволили более подробно изучить атмосферу и составить детальные карты Тихого Океана.

Следующие попытки американцев были направлены на доставку научной аппаратуры к поверхности луны. Три лунных зонда типа «Пионер» были потеряны с 1958 по 59 годы, из-за взрывов или схождения с орбиты. «Пионер-4», стартовавший с Земли весной 59 года, сумел приблизиться к небесному телу на 64 тысячи километров, тогда как ученые планировали сближение до 24 тысяч.

Руководство Советского Союза считало неприемлемым уступать американцам в чем-либо и уже осенью 1958 ученые создали и запустили лунную станцию «Луна-1» на ракетоносителе «Восток-Л». Удачно стартовав и преодолев расстояние от Земли до луны, станция зафиксировалась на гелиоцентрической орбите и начала трансляцию. Фактически, советским инженерам удалось построить первый в истории транспорт, достигающий второй космической скорости и пригодный для межпланетных перелетов.

Не сумев достигнуть главной цели – прилунения, Союз продолжил исследования в данном направлении. Теперь, когда был создан двигатель, способный не только преодолеть притяжение, но и доставить груз к другой планете, дело оставалось за малым – придумать способ посадки. Через год – осенью 1959 года с Байконура стартовала «Луна-2», потратившая всего двое суток на то, чтобы добраться до поверхности луны. Удачно взлетев, станция прилунилась и смогла в автоматическом режиме установить в грунт спутника вымпел с аббревиатурой СССР.

Проблема космического мусора

Все неудавшиеся и успешные попытки держав по запуску с Земли космических летательных аппаратов, отражаются на состоянии околоземной орбиты. Обломки неисправных спутников, ступени ракетоносителей и прочее оборудование, создают вокруг земли плотное кольцо разнородного мусора. Скопления металла и пластика, являются прямой угрозой жителям планеты и оборудованию, обеспечивающему коммуникационный функционал. Объекты космического мусора передвигаются по произвольной траектории, скорость их движения достигает порядка 27 тысяч км/час.

Накопление космического мусора близ планетарной орбиты началось еще в 50-х и сегодня сложно точно определить его объем, сформировавшийся почти за 70 лет активного освоения космоса. Изначально, проблема захламления орбиты рассматривалась с теоретической точки зрения, официально, мировое сообщество обратило внимание на данный аспект только в 1993 году. Способствовал этому доклад ООН о воздействии орбитального мусора на экосистемы планеты.

Актуальность проблемы космического мусора очевидна и носит международный характер. Не существует суверенных границ околоземного пространства, поэтому 5 тысяч тонн металлолома над головой, это проблема не конкретного государства, а всего человечества. Рост плотности мусорного кольца препятствует процессу дальнейшего изучения космоса, более 300 тысяч объектов различного размера (данные ООН), представляют серьезную опасность для людей и дорогостоящей аппаратуры. Существующие датчики не могут зафиксировать объект размером менее 1 см в диаметре, но угроза от столкновения с ним на космических скоростях реальная, а последствия могут обернуться трагедией.

Обнаруживаемые околоземные объекты каталогизируются:

• В американский каталог 2013 года занесено более 16 тысяч орбитальных объектов техногенного типа. Большая часть мусора принадлежит самим американцам, России и Китаю.
• Российские учетные документы содержат сведения об объектах, общее число которых превышает 15 тысяч шт.

Наличие плотных объектов на траектории полета ракеты или спутника, может стать причиной столкновения и мир уже успел увидеть к чему могут привести подобные аварии. В 2009 году из-за аппаратного сбоя столкнулись два спутника Iridium 33 и Космос 2251. Кроме полного уничтожения оборудования, общей стоимостью несколько млн долларов, на орбите планеты появилось еще около тысячи мелких обломков.

Согласно существующей статистике следующие страны лидируют в производстве космического мусора (данные 2014 года):

• КНР – 22,8 %;
• США – 28,9 %;
• Россия –39,7 %;
• Прочие страны - 7%.

При размерах фрагмента более 1 см невозможно эффективно защитить космическое оборудование от его воздействия. Также подобные объекты представляют прямую угрозу наземной технике, строениям и людям. В настоящее время созданы международные организации и фонды, занимающиеся проблематикой космического мусора. Основными направлениями их деятельности являются:

• ведение каталогов, наблюдение за объемом и скоростью накопления космического мусора, а также его поведением и орбитой;
• использование математических методов и компьютерного моделирования для разработки методов прогнозирования;
• исследования и создание эффективных защитных систем для противодействия влиянию космического мусора на наземные объекты;
• разработка и внедрение методик по очистке и препятствованию дальнейшего засорения околоземной орбиты.

Ученые уже близки к созданию технологий, позволяющих избежать образования мусора.

Мирное освоение космоса

Практика показала, что освоение космоса невозможно в противоборстве, только совместные усилия международного сообщества и создание рабочих программ, способно привести человечество к успеху. Для достижения целей необходимы совместные усилия в экономической, интеллектуальной, технологической и иных областях. Конец 20-го столетия показал, насколько эффективными могут быть совместные действия.

Уже в 70-е годы в Москве создан «Интерспутник» - организация международного формата, обеспечивающая связь посредством подключения к спутникам. В настоящее время, к услугам организации прибегают государственные и частные компании России и иных государств мира. По всему миру рассредоточены международные обсерватории обеспечивающие ученым возможность вести наблюдения за ближними и дальними объектами.

Мировая энергетика разработала ряд проектов, касающихся получения дешевой солнечной энергии, ученые планируют разместить на гелиоцентрической орбите крупные электростанции, получающие заряд вне зависимости от земного времени. Множество технологий и оборудования, используемых сегодня повсеместно, были разработаны для освоения космоса. В настоящее время ученые научились обнаруживать далекие планеты, фотографировать звезды и скопления, отдаленные от Земли на многие миллионы световых лет.

Под термином «мирное освоение космоса» в первую очередь следует понимать отказ от использования околоземного пространства для разворачивания военных объектов. Еще в 1963 году руководители более сотни стран был составлен и утвержден документ, запрещающий эксперименты с ядерным оружием в космосе, под водой и в атмосфере планеты. Подобные шаги наглядно показывают важность совместного движения по пути к освоению космоса. Уже сегодня можно говорить о начале освоения дальних рубежей космического пространства.

Одной из глобальных целей, преследуемых учеными, является получение навыков использования безвоздушного пространства и невесомости для производства уникальных материалов и сплавов. Космическая энергетика также является прогрессивным направлением, в которое инвестируют как развитые, так и развивающиеся государства. Мирный космос поможет человечеству получить новейшие технологии, развивать медицину и совершенствовать прочие отрасли, в том числе пищевую промышленность. Важно понять и принять тот факт, что космос не должен быть полем боя, его нужно использовать для развития и прогресса всего человечества.

Российское государство в качестве приоритетной задачи ставит развитие и расширение космической программы. Имея огромный технологический потенциал и богатейший опыт, отечественные ученые и корпорация Роскосмос стремятся к выполнению следующих задач:

• сохранить позиции лидера;
• обеспечить регулярное обновление информации о космосе, с целью создания защитных систем и развития науки;
• сотрудничать с мировым сообществом в вопросах освоения космоса;
• обеспечить технологическую оснастку и доступ на орбиту и за ее пределы отечественным летательным аппаратам;
• осуществлять старты со своей территории.

До начала первых космических полетов все околоземное космическое пространство, а тем более "далекий" космос, вселенная, считались чем-то неведомым. И лишь позже стали признавать, что между Вселенной и Землей - этой мельчайшей ее частицей - существуют неразрывная взаимосвязь и единство. Земляне стали считать себя участниками всех процессов, происходящих в космическом пространстве.

Тесное взаимодействие биосферы Земли с космической средой дает основание утверждать, что происходящие во Вселенной процессы оказывают воздействие на нашу планету. Развивая космическую деятельность, необходимо произвести экологическую ориентацию космонавтики, так как отсутствие последней может привести к необратимым последствиям. Следует заметить, что уже при зарождении основ теоретической космонавтики экологические аспекты играли важную роль, и, прежде всего в работах К.Э. Циолковского. По его мнению, сам выход человека в космос представляет собой освоение совершенно новой экологической "ниши", отличной от земной.

Ближний космос (или околоземное пространство) - газовая оболочка Земли, которая расположена выше приземной атмосферы, и поведение которой определяется прямым воздействием солнечного ультрафиолетового излучения, тогда как на состояние атмосферы влияет главным образом поверхность Земли. До недавнего времени ученые полагали, что освоение ближнего космоса не оказывает почти никакого влияния на погоду, климат и другие жизненные условия на Земле.

Поэтому не удивительно, что освоение космоса велось без оглядки на экологию. Ученых заставило задуматься появление озоновых дыр. Но, как показывают исследования, проблема сохранения озонового слоя составляет лишь малую часть гораздо более общей проблемы охраны и рационального использования околоземного космического пространства, и прежде всего той его части, которую образует верхняя атмосфера и для которой озон является лишь одной из ее компонентов.

По относительной силе воздействия на верхнюю атмосферу запуск космической ракеты подобен взрыву атомной бомбы в приземной атмосфере. Космос - среда для человека новая, пока еще не обжитая. Но и здесь возникла извечная проблема засорения среды, на этот раз космической. Возникает также проблема загрязнения околоземного пространства обломками космических аппаратов. Причем различают наблюдаемый и ненаблюдаемый космический мусор, количество которого неизвестно. Космический мусор появляется в процессе работы орбитальных космических аппаратов, их последующей преднамеренной ликвидации.

Он включает в себя также отработавшие космические аппараты, разгонные блоки, отделяемые элементы конструкций типа переходников пироболтов, крышек, обтекателей, последние ступени ракетоносителей и тому подобное. По современным данным, в ближнем космосе находится 3000 тонн космического мусора, что составляет около 1 % от массы всей верхней атмосферы выше 200 километров. Растущее засорение космоса представляет серьезную опасность для космических станций и пилотируемых полетов. Уже сегодня создатели космической техники вынуждены учитывать неприятности, которые сами и создали.

Космический мусор опасен не только для космонавтов и космической техники, но и для землян. Специалисты подсчитали, что из 150 достигших поверхности планеты обломков космических аппаратов один с большой вероятностью может серьезно ранить или даже убить человека. Таким образом, если человечеством в самое ближайшее время не будут приняты эффективные меры для борьбы с космическим мусором, то космическая эпоха в истории человечества может в ближайшее время бесславно закончиться. Космическое пространство не находится под юрисдикцией какого-либо государства.

Это в чистом виде международный объект охраны. Таким образом, одна из важных проблем, возникающих в процессе индустриального освоения космоса, состоит в определении специфических факторов допустимых границ антропогенного воздействия на окружающую среду и околоземное пространство. Нельзя не признать, что сегодня имеет место отрицательное воздействие космической техники на окружающую среду (разрушение озонового слоя, засорение атмосферы окислами металлов, углерода, азота, а ближнего космоса - частями отработанных космических летательных аппаратов). Поэтому очень важно вести изучение последствий ее влияния с точки зрения экологии.

Освоение Мирового океана

Мировой океан, занимающий 71% поверхности Земли, всегда играл важную роль в общении стран и народов. Однако до середины ХХ века все виды деятельности в Океане давали лишь 1-2% мирового дохода. По мере развития НТР всестороннее исследование Мирового океана приняло другие масштабы.

Во-первых, обострение глобальных энергетической и сырьевой проблем привело к возникновению морской горно-добывающей и химической промышленности, морской энергетики. Достижения НТР открывают перспективы для дальнейшего увеличения добычи нефти и газа, железомарганцевых конкреций, для извлечения из морской воды изотопа водорода-дейтерия, для сооружения гигантских приливных электростанций, для опреснения морской воды.

Во-вторых, обострение глобальной продовольственной проблемы повысило интерес к биологическим ресурсам Океана, которые пока обеспечивают только 2% продовольствия, необходимого человечеству. Потенциальные возможности изъятия морепродуктов без угрозы нарушения сложившегося баланса оцениваются учёными разных стран от 100 до 150 млн. тонн. Дополнительным резервом является развитие марикультуры. В Японии осуществляется программа расширения морских ферм и плантаций, которая намечала в 2000 году получать 8-9 млн. тонн продукции «даров моря» и удовлетворять половину всего спроса населения в рыбе и морепродуктах. В США, Индии, на Филиппинах на морских фермах разводят креветок, крабов, мидий, во Франции - устриц. В тропических странах предполагается использование коралловых островов для создания китовых и дельфиньих ферм.

В-третьи, углубление международного географического разделения труда, быстрый рост мировой торговли сопровождаются увеличением морских перевозок. Это вызвало сдвиг производства и населения к морю и бурное развитие приморских районов. Крупные морские порты превратились в промышленно-портовые комплексы, для которых характерны такие отрасли, как судостроение, нефтепереработка, нефтехимия, металлургия, а в последнее время и некоторые из новейших отраслей. Огромные масштабы приняла приморская урбанизация. В результате всей производственной и научной деятельности в пределах Мирового океана и контактной зоны океан-суша возникла особая составная часть мирового хозяйства - морское хозяйство. Оно включает добывающую и обрабатывающую промышленность, энергетику, рыболовство, транспорт, торговлю, рекреацию, туризм. В целом в морском хозяйстве занято, по меньшей мере, 100 млн. человек.

Основной путь решения проблемы использования Мирового Океана - рациональное океаническое природопользование, сбалансированный, комплексный подход к его богатствам, основанный на объединении усилий всего мирового сообщества.

Мирное освоение космоса

Во второй половине ХХ века изучение и использование космического пространства стало ареной многостороннего сотрудничества. Выполнение космических программ требует концентрации технических, экономических, интеллектуальных усилий многих стран, поэтому освоение космоса стало одной из важнейших международных проблем. Международная организация «Интерспутник» со штаб-квартирой в Москве была создана ещё в 70-е годы ХХ века. В наши дни космической связью через систему «Интерспутник» пользуются более 100 государственных и частных компаний многих стран мира. Продолжаются работы по созданию Международной космической станции (МКС). Её сооружают США, Россия, Европейское космическое агентство, Япония, Канада. В наблюдениях на современных орбитальных обсерваториях принимают участие тысячи астрономов со всего мира. Существуют грандиозные проекты создания космических солнечных электростанций, которые будут размещены на гелиоцентрической орбите, на высоте 36 км. Освоение космоса базируется на использовании новейших достижений науки и техники, производства и управления. Многочисленные космические аппараты фотографируют поверхности далёких планет и их спутников, проводят возможные исследования, передавая данные на Землю, обеспечивают огромную космическую информацию о Земле и её ресурсах.

Мирное освоение Космоса предусматривает отказ от военных программ. Важнейшим в истории межгосударственных соглашений является Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой, подписанный более 100 странами в Москве в 1963 году. Проблема защиты окружающей среды от разрушения в ходе военных действий нашла отражение в подписанной в 1977 году Конвенции о запрещении военного или любого иного враждебного использования средств воздействия на природную среду, идея которой была выдвинута СССР. Термин «средства воздействия на природную среду» относится к любым средствам для изменения динамики, состава или структуры Земли или космического пространства путём преднамеренного управления природными процессами. Участники конвенции обязались не прибегать к военному или иному враждебному использованию средств воздействия на экосистему планеты, которые имеют широкие, долгосрочные или серьёзные последствия в качестве способов разрушения, нанесения ущерба другому государству, а также не помогать в осуществлении такого рода действий другим странам и организациям. Конвенция не ограничивает использование в мирных целях средств воздействия на природную среду в соответствии с принципами международного права. Конвенция является бессрочной.

Злободневность постановки этой проблемы достаточно очевидна. Полеты человека на околоземных орбитах помогли нам составить истинную картину поверхности Земли, многих планет, земной тверди и океанских просторов. Они дали новое представление о земном шаре как очаге жизни и понимание того, что человек и природа - неразрывное целое. Космонавтика предоставила реальную возможность для решения важных народнохозяйственных задач: совершенствование международных систем связи, долгосрочное прогнозирование погоды, развитие навигации морского и воздушного транспорта.

Вместе с тем у космонавтики остаются и большие потенциальные возможности. По мнению многих ученых, космонавтика в состоянии помочь при решении глобальной энергетической проблемы путем создания космических устройств, принимающих и перерабатывающих солнечную энергию, а также посредством выноса в космос слишком энергоемких производств. Космонавтика открывает немалые возможности для построения глобальной геофизической информационной системы, с помощью которой можно разработать модель Земли и общую теорию процессов, происходящих на ее поверхности, в атмосфере и околоземном пространстве. Существуют и многие другие заманчивые сферы применения достижений космонавтики.

Ряд авторитетных в области космонавтики ученых ратуют за немедленное «обживание» космоса. При этом в качестве аргумента они напоминают, что существованию нашей планеты угрожает множество астероидов и комет, снующих вокруг Земли.

Важной составляющей глобальной проблемы освоения космоса является наличие в околоземном пространстве обломков спутников и ракетоносителей, угрожающих не только космическим полетам, но и в случае их падения на Землю, ее обитателям. До сих пор международное право, предусматривающее свободное использование всеми государствами космического пространства, никак не регулирует проблему засорения космоса.

В результате сегодня «низкие» орбиты (между 150 и 2000 км), на которых ведется наблюдение за Землей, и геостационарные (36 000 км), используемые для телекоммуникации, напоминают своеобразную «космическую помойку». Виноваты в этом прежде всего Соединенные Штаты Америки, за которыми (в 1994 г.) числилось 2676 предметов, Россия (2359) и Западная Европа, правда в меньшей степени (500).

Один из способов очищения околоземных орбит заключается в переводе на «запасные пути» отработавших ракет и спутников. В техническом плане возможно и их возвращение на Землю, но на данном этапе подобные операции исключены в силу их высокой стоимости. Рано или поздно все находящиеся в космосе предметы сами возвращаются на Землю. В прошлые годы несколько обломков американских и российских кораблей падали на нашу планету, к счастью, обошлось без жертв. (Известны случаи предъявления пострадавшими странами финансовых счетов хозяевам обломков.) Наконец, идет разработка особо прочных щитов, способных предохранять новые космические корабли от разных неприятностей в случае их столкновения с летающими предметами.

Мы родились на Земле. Останемся ли мы здесь? Нет, конечно. Не стоит нам всем отсиживаться на одной планетке, ожидая хорошего удара метеорита, чтобы присоединиться к нелетающим динозаврам. И вы заметили, как меняется погода?

Человечество ведет свое начало из Африки. Но мы не остались там, не все из нас - тысячи лет наши предки расселялись по континенту, а после покинули его. И когда они пришли к морю, то построили лодки и поплыли через огромные расстояния к островам, о существовании которых знать не могли. Почему? Возможно, по той же причине мы смотрим на Луну и на звезды и задаемся вопросом: а что там? Можем ли мы туда попасть? Ведь таковы мы, люди.

Космос, конечно, бесконечно более враждебный для людей, чем поверхность моря; покинуть земную гравитацию сложнее и дороже, чем оттолкнуться от берега. Те первые лодки были передовыми технологиями своего времени. Мореплаватели тщательно планировали свои дорогие, опасные путешествия, и многие из них погибли, пытаясь выяснить, что там за горизонтом. Почему мы тогда продолжаем?

Можно было бы поговорить о бесчисленных технологиях, от небольших продуктов для удобства до открытий, которые позволили предотвратить массу смертельных случаев или спасти кучу жизней больных и раненых.

Можно было бы поговорить о том, что всем нам легко и приятно работать над проектом, который не включает убийство себе подобных, который помогает нам понять нашу родную планету, искать способы жить и, что особенно важно, выживать на ней.

Можно было бы поговорить о том, что убраться из Солнечной системы подальше - весьма неплохой план, если человечеству повезет выжить в следующие 5,5 миллиарда лет и Солнце расширится достаточно, чтобы поджарить Землю.

Можно было бы поговорить обо всем этом: о причинах, по которым мы должны найти способ поселиться подальше от этой планеты, построить космические станции и лунные базы, города на Марсе и поселения на спутниках Юпитера. Все эти причины приведут нас к тому, что мы посмотрим на звезды за пределами нашего Солнца и скажем: можем ли мы добраться туда? Будем ли?

Это огромный, сложный, почти невозможный проект. Но когда это останавливало людей? Мы родились на Земле. Останемся ли мы здесь? Нет, конечно.

Проблема: взлет. Преодолеть гравитацию

Отрыв от Земли похож на развод: хочется побыстрее и чтобы багажа поменьше. Но мощные силы выступают против - особенно гравитация. Если объект на поверхности Земли хочет свободно летать, ему нужно оторваться со скоростью, превышающей 35 000 км/ч.

Это выливается в серьезный «упс» в денежном эквиваленте. Чтобы просто запустить марсоход «Кьюриосити», понадобилось 200 миллионов долларов, одна десятая бюджета миссии, и любой экипаж миссии будет отягощен оборудованием, необходимым для поддержания жизни. Композитные материалы вроде сплавов экзотических металлов могут снизить вес; добавьте к ним более эффективное и мощное топливо и получите нужное ускорение.

Но лучшим способом сэкономить денег будет возможность повторного использования ракеты. «Чем выше число рейсов, тем выше будет экономическая отдача, - говорит Лес Джонсон, технический ассистент Advanced Concepts Office NASA. - Это путь к резкому снижению стоимости». SpaceX пытается сделать свою ракету Falcon 9, к примеру, многоразовой. Чем чаще вы летаете в космос, тем дешевле это выходит.

Проблема: тяга. Мы слишком медленные

Лететь через космос просто. В конце концов, это вакуум; ничто не будет вас тормозить. Но как разогнаться? Вот это-то сложно. Чем больше масса объекта, тем большую силу нужно приложить для его движения - а ракеты весьма массивны. Химическое топливо хорошо подходит для первого толчка, но драгоценный керосин сгорит в считанные минуты. После этого путь к спутникам Юпитера займет пять-семь лет. Но это долго. Нам нужна революцияв способах космического движения.

Проблема: космический мусор. Там, наверху - минное поле

Поздравляем! Вы успешно запустили ракету на орбиту. Но прежде чем вы прорветесь во внешний космос, к вам с тыла зайдет парочка старых спутников, изображающих кометы, и попытается протаранить топливный бак. И нет больше ракеты.

Это проблема космического мусора, и она весьма актуальна. Американская сеть космического наблюдения смотрит за 17 000 объектов - каждый размером с футбольный мяч - которые носятся вокруг Земли на скорости свыше 35 000 км/ч; если считать с кусками до 10 сантиметров в диаметре, обломков будет свыше 500 000. Крышки от фотоаппаратов, пятна краски - все это может создать пробоину в критической системе.

Мощные щиты - слои металла и кевлара - могут защитить от крошечных кусочков, но ничто не спасет вас от целого спутника. 4000 таких вращается вокруг Земли, большая часть из них уже отработали свое. Центр управления полетами выбирает наименее опасные маршруты, но отслеживание не идеально.

Снять спутники с орбиты нереально - потребуется целая миссия, чтобы захватить хотя бы один. Так что отныне все спутники должны самостоятельно сходить с орбиты. Они будут отрабатывать лишнее топливо, потом используют ускорители или солнечные паруса, чтобы сойти с орбиты и сгореть в атмосфере. Включайте программу отработки в 90% новых пусков либо получите синдром Кесслера: одно столкновение приведет ко множеству других, которые постепенно вовлекут весь орбитальный мусор, и тогда никто не сможет летать вообще. Возможно, пройдет век, прежде чем угроза станет неотвратимой, или намного меньше, если развернется война в космосе. Если кто-то начнет сбивать вражеские спутники, «это будет катастрофа», считает Хольгер Крэг, глава отдела космического мусора в Европейском космическом агентстве. Мир во всем мире необходим для светлого будущего космических путешествий.

Проблема: навигация. В космосе нет GPS

Deep Space Network, коллекция антенн в Калифорнии, Австралии и Испании - это единственный инструмент навигации в космосе. Начиная студенческими зондами и заканчивая «Новыми горизонтами», летящим через пояс Койпера, все полагается на работу этой сети. Сверхточные атомные часы определяют, сколько необходимо сигналу, чтобы добраться от сети до космического аппарата и обратно, и навигаторы используют это для определения положения аппарата.

Но по мере роста числа миссий, сеть становится перегруженной. Коммутатор часто забит. NASA спешно работает, чтобы облегчить нагрузку. Атомные часы на самих аппаратах сократят время передачи вдвое, позволив определять расстояния с помощью односторонней связи. Лазеры с повышенной пропускной способностью смогут обрабатывать большие пакеты данных, вроде фотографий или видео.

Но чем дальше ракеты уходят от Земли, тем менее надежными оказываются эти методы. Конечно, радиоволны движутся со скоростью света, но передачи в глубокий космос по-прежнему занимают часы. И звезды могут рассказать вам, куда идти, но они слишком далеки, чтобы сказать вам, где вы находитесь. Для будущих миссий эксперт по навигации в глубоком космосе Джозеф Гвинн хочет спроектировать автономную систему, которая будет собирать изображения целевых и ближайших объектов и использовать их относительное местоположение для триангуляции координат космического аппарата - без необходимости в наземном контроле. «Это будет как GPS на Земле, - говорит Гвинн. - Вы помещаете GPS-приемник в свой автомобиль, и проблема решена». Он называет это системой позиционирования глубокого космоса - DPS, если коротко.

Проблема: космос большой. Варп-двигателей пока не существует

Самый быстрый объект, который люди когда-либо строили, это зонд Helios 2. Сейчас он мертв, но если бы звук мог распространяться в космосе, вы услышали бы, как он свистит, проносясь мимо Солнца на скорости свыше 252 000 км/ч. Это в 100 раз быстрее пули, но даже двигаясь на такой скорости, вам потребовалось бы 19 000 лет, чтобы достичь ближайшего соседа Земли по звездам. Никто пока даже и не думает отправляться так далеко, потому что единственное, что можно встретить за такое время, - смерть от старости.

Чтобы победить время, потребуется много энергии. Возможно, придется разрабатывать Юпитер в поисках гелия-3 для поддержки ядерного синтеза - при условии, что вы построили нормальные термоядерные двигатели. Аннигиляция вещества и антивещества даст больший выхлоп, но контролировать этот процесс весьма сложно. «Вряд ли вы стали бы делать это на Земле, - говорит Лес Джонсон, работающий над сумасшедшими космическими идеями. - В космосе - да, так что если что-то пойдет не так, вы не уничтожите континент». Как насчет солнечной энергии? Все, что нужно, это парус размером с небольшое государство.

Гораздо более элегантно было бы взломать исходный код Вселенной - с помощью физики. Теоретический двигатель Алькубьерре мог бы сжимать пространство перед кораблем и расширять позади, чтобы материал между - там, где ваш корабль - эффективно двигался быстрее света.

Впрочем, легко сказать, но трудно сделать. Человечеству потребуется несколько эйнштейнов, работающих в масштабах Большого адронного коллайдера, чтобы увязать все теоретические выкладки. Вполне возможно, что однажды мы сделаем открытие, которое все изменит. Но никто не будет делать ставку на случайность. Потому что моменты открытия требуют финансирования. Но лишних денег у физиков сферы элементарных частиц и у NASA нет.

Проблема: Земля только одна. Не смело вперед, а смело остаемся

Пару десятилетий назад фантаст Ким Стэнли Робинсон набросал будущую утопию на Марсе, построенную учеными перенаселенной и задыхающейся Земли. Его трилогия о Марсе показала убедительный повод колонизации Солнечной системы. Но на самом деле зачем, если не ради науки, нам двигаться в космос?

Жажда исследований таится у нас в душе - о таком манифесте многие из нас слышали и не раз. Но ученые давно выросли из шинели мореплавателей. «Терминология первооткрывателей была популярна 20-30 лет назад, - говорит Хайди Хаммел, которая занимается расстановкой приоритетов исследований в NASA. С тех пор, как зонд «Новые горизонты» пролетел мимо Плутона в прошлом июле, «мы исследовали каждый образец среды в Солнечной системе хотя бы раз», говорит она. Люди, конечно, могут копаться в песочнице и изучать геологию далеких миров, но поскольку этим занимаются роботы, нет нужды.

А как же жажда исследований? Истории видней. Западная экспансия была тяжелым отъемом земель, и великих исследователей тогда вели по большей части ресурсы или сокровища. Тяга к странствиям у человека проявляется сильнее всего лишь на политическом или экономическом фоне. Конечно, надвигающееся уничтожение Земли может обеспечить некоторые стимулы. Ресурсы планеты истощаются - и разработка астероидов уже не кажется бессмысленной. Изменяется климат - и космос уже кажется чуточку милее.

Конечно, в такой перспективе нет ничего хорошего. «Появляется нравственная угроза, - говорит Робинсон. - Люди думают, что если мы испоганили Землю, мы всегда можем отправиться к Марсу или к звездам. Это губительно». Насколько нам известно, Земля остается единственным пригодным для жизни местом во Вселенной. Если мы покинем эту планету, сделать это придется не по прихоти, а по необходимости.