Кузькина мать для Апофиса. Челябинские ученые предлагают взорвать летящий к Земле астероид водородной бомбой

Мегапроект космического инжиниринга «Астероидная безопасность» был озвучен на Международном научном совете ЮУрГУ, в котором участвовали зарубежные ученые с мировым именем. Он вошел в число прорывных направлений проекта 5-100, по которому ЮУрГУ должен войти в мировую элиту университетов.
-
Параллельный мир доктора Кима. Корейский ученый в Челябинске предложил модель квантового компьютера
-
Виртуальный йог. Челябинские ученые разрабатывают гаджет для саморегуляции организма по биотехнологии
Глобальный проект
— Астероидная угроза вполне реальна. С ней мы столкнулись 15 февраля 2013 года, когда в небе над Челябинском взорвался метеорит. Тогда обошлось без жертв, но эта опасность остается…

Мы предлагаем объединить усилия разных стран, чтобы построить международную станцию — орбитальный завод — для сборки и пуска ракет, которыми будем разрушать или отклонять опасные космические объекты. И это не фантастика, как в фильме «Армагеддон», а вполне реальный проект, призванный спасти человечество от астероидного апокалипсиса. Свой вклад в него могут внести Роскосмос, НАСА, Европейское космическое агентство, а ЮУрГУ готов сотрудничать, помочь консолидации научных ресурсов наших стран.
Впервые предлагается создать единый центр по борьбе с астероидами, объединить исследования работающих на астероидную безопасность ученых и конструкторов, астрономов, ядерщиков, математиков…
— И что вы предлагаете?
— Самый надежный вариант — взорвать астероид ракетой с термоядерным зарядом. Его мощность должна быть огромной, чтобы расколоть, например, Апофис на куски — даже больше, чем у знаменитой Царь-бомбы, взорванной по приказу Никиты Хрущева на арктическом полигоне, когда взрывная волна несколько раз обогнула Землю. Для этого нужно будет внести изменения в международный договор о запрете вывода в космос ядерного оружия. Но перед лицом глобальной угрозы, думается, мировые державы смогут договориться.
При этом, чтобы разбить «космический орешек», нужно знать, из чего он состоит — железо-никелевый (самый твердый), так называемый каменный хондрит, или из смеси льда с вкраплениями камня. Причем лучше взорвать его изнутри, а значит, нужно на него сесть, забуриться и заложить заряд. Впрочем, можно использовать и менее мощный заряд, если, как в бильярде, ударить им по другому, малому «шарику»-астероиду, а тот, ударив в Апофис, изменит его траекторию. Для этого будут нужны точнейшие суперкомпьютерные расчеты движения множества космических тел.
Миссия выполнима
— Существуют ли еще варианты борьбы с угрозой из космоса?
— В качестве одного из основных способов защиты Земли от астероидов, который, к примеру, планирует использовать НАСА — их отклонение от нашей планеты. Аэрокосмическое агентство работает над проектом Asteroid Redirect Mission (ARM) — с использованием автоматического космического аппарата, чтобы, определив состав астероида, использовать данные для миссии с космонавтами для высадки на него и отклонения его орбиты с помощью ионных двигателей малой тяги. Запуск проекта намечен на 20‑е годы.
Наши и зарубежные ученые также изучают метод кинетического отклонения, с помощью которого ракета попадает в астероид и сбивает его с курса. Есть еще гравитационный способ, отклоняющий траекторию метеорита за счет гравитационного поля тяжелого космического корабля на дальних подступах к Земле. Другой путь — уничтожение небольших астероидов лазерным импульсом, но его мощности должны быть гигантскими. Поэтому пока отпадает и вариант с электромагнитной пушкой, как и фантастический проект по отклонению астероида с помощью солнечного ветра. «Парус» будет слишком огромен, а аппарат — неповоротлив. Метеорит может потребовать маневров, и к этому нужно быть готовыми.
Компьютерная модель
— А почему научный центр может быть создан в Челябинске?
— Создать его на Южном Урале, на мой взгляд, прямой резон. В нашем вузе есть мощные суперкомпьютеры, такие как «Торнадо-ЮУрГУ» для моделирования сложнейших инженерных задач, в том числе ракетного удара по астероиду, аэрокосмический факультет с его опытом, математики, программисты других факультетов. Рядом, в Миассе — Государственный ракетный центр, с его мощной конструкторской базой, в Озерске — ПО «Маяк» атомного профиля, в Снежинске — РФЯЦ ВНИИЭФ, где в свое время наш земляк академик Игорь Курчатов создавал первую ядерную бомбу. Наш вуз тесно сотрудничает с ГРЦ, недавно создали совместный научно-образовательный центр.
— Какие могут быть последствия удара метеорита о Землю?
— Этого лучше не допускать. Математическое моделирование показало, что 100-метровый астероид может вызвать региональную катастрофу (челябинский метеорит был размером менее 20 метров), а «космический гость» диаметром в один километр — глобальную, после которой вся жизнь на Земле погибнет. Как сообщила на презентации проекта Елена Шестаковская, доцент Института естественных и точных наук ЮУрГУ, при размере Апофиса 400 метров и массе в миллионы тонн, после такого удара возникнет гигантская волна цунами или глубокий канал в земной коре с образованием огромного вулкана и выбросом магмы. Большие участки суши могут превратиться в пустыню.
Но можно отклонить либо раздробить астероид еще до подхода к Земле. Понятно, что с Земли «прицелиться» и попасть в него крайне сложно: учесть множество факторов заранее невозможно. Да и запустить ракету массой в сотни (или тысячи!) тонн с Земли пока нереально, ее придется собирать на низкой околоземной орбите, создав «завод» по сборке — так называемую космическую платформу, где будут работать сотни сотрудников-космонавтов. Стоит добавить, что наша планета окружена плотным облаком отработавших свое спутников и прочего «железа». В околоземном пространстве их более 17 тысяч, и любой может повредить такой завод. Кстати, нынешнюю МКС уже много раз приходилось уводить от столкновения с орбитальным мусором.
Мусорщики на орбите
— А как избавиться от космического мусора?
— Для этого мы разработали проект Clean space («Чистый космос»). Он предполагает строительство орбитальной космической станции или платформы (а, может, и не одной), с которой будут стартовать ракеты-«чистильщики». Они нужны для того, чтобы орбитальные заводы могли работать по сборке мощных ракет для борьбы с астероидами, представляющими опасность для Земли. Эти ракеты должны быть управляемы в далеком космосе (нужны ракетные двигатели малой тяги) и точно прицеливаемы (локаторы-антенны и компьютеры с искусственным интеллектом и алгоритмами управления). Здесь движки играют ключевую роль, создают тысячи корректирующих импульсов.
— Но при изготовлении таких «движков» могут возникнуть технологические сложности…
— Они вполне преодолимы. Василий Салич, доцент кафедры «Двигатели летательных аппаратов» и декан аэрокосмического факультета, разработал суперкомпьютерную методику проектирования таких двигателей, а кандидат наук Павел Лыков — технологию получения деталей сложной геометрии, таких как головка ракетного двигателя, с помощью селективного лазерного сплавления (аналог 3D-печати) из металлических порошков. Эти порошки за рубежом дороги — до 5 тысяч долларов за килограмм, а мы научились их изготавливать сами. А на финише поверхность детали обрабатывается электронным пучком.
Космическая броня
— А как защитить корпус космической станции от ударов «микрометеоритов» от летящего с огромной скоростью космического мусора?
— Для корпуса космических кораблей мы предлагаем создать новые композитные материалы, легкие, но превосходящие по прочности все существующие. Это гибридные пластики, армированные углеродными и арамидными волокнами. Мы применили новые технологии, разработанные ранее для бронежилетов силовиков, которые во многом превосходят зарубежные аналоги.
Мы поставили перед собой задачу — космический корабль должен работать и при его повреждении микрометеоритами. Поэтому требования к материалам и системам самые жесткие. Пробоина должна сама затянуться (есть специальные гели, эластомеры), не допустив разгерметизации, а корпус не разрушится даже при нагрузках.
— Но для этого нужны совершенно новые научные подходы, новейшие материалы…
— Этому служит наше ноу-хау — так называемые псевдопластические гибридные композитные материалы, разработанные по заказу ОКБ им. академика А.Н. Туполева для самолетных конструкций. В их структуре оптимальное сочетание волокон — углеродных, арамидных или стеклянных, с термопластической или термореактивной матрицей из новых полимеров. Наряду с высочайшей прочностью они обладают «длинной площадкой» текучести, из-за чего корпус «не заметит» дефекта, и ракета, получив пробоину, не разрушится.
В нашем проекте все уникальное — от композитных материалов для космических кораблей до компьютерной системы управления полетом. Он получил одобрение ученых международного научного совета ЮУрГУ, которые высказали свои предложения, пообещали помочь с его продвижением, созданием международной коллаборации.
Добавлю, что противоастероидный проект — составная часть создаваемой в рамках программы 5-100 в ЮУрГУ так называемой Стратегической Академической Единицы, в которой научные разработки, тесные контакты с промышленностью будут сочетаться с нацеленным на конечный результат учебным процессом. В этом триединстве будет рождаться большой коллектив единомышленников из России, Европы, Америки и Китая.
Уверен, что проект получит свое продолжение, послужит решению глобальной проблемы, от которого зависит жизнь на Земле — защите от астероидной угрозы.
Поделиться