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

Что же предлагают челябинцы, чтобы спасти Землю от глобальной катастрофы? Это и стало темой нашего разговора с одним из авторов проекта доктором технических наук, профессором Сергеем Сапожниковым, заведующим кафедрой технической механики аэрокосмического факультета ЮУрГУ.

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…

— По расчетам астрономов, через 13 лет гигантский астероид Апофис максимально сблизится с Землей, и не исключено столкновение… Чтобы не допустить катастрофы, об этом нужно думать уже сейчас. Но возможностей одной, даже мощной космической державы, здесь недостаточно.
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.