http://www.federalspace.ru/main.php?id=2&nid=8047Новости Роскосмоса
Доклад начальника Сводного управления Роскосмоса Ю.Н.Макарова на симпозиуме «Космос и глобальная безопасность человечества»
Обеспечение безопасности космических полетов как новое направление мониторинга чрезвычайных ситуацийКосмический мусор (КМ) создает серьезную угрозу безопасности космических полетов, а также для людей и собственности на Земле. В силу исключительно большого значения космической деятельности в жизни современного общества выход их строя функционирующих КА в результате столкновения с КМ может повлечь различные чрезвычайные ситуации: нарушения связи с целыми регионами, сбои в работе систем космической навигации, гибель экипажа на пилотируемых КА или орбитальных станциях (ОС). Не менее тяжелыми могут быть последствия падения массивных фрагментов КМ в густонаселенные районы или на территорию опасных промышленных производств. В настоящей работе выполнен анализ возможных чрезвычайных ситуаций под действием КМ и мероприятий, направленных на предупреждение этой опасности.
Каждый очередной запуск КА сопряжен с образованием нового КМ, наличие которого может привести к чрезвычайным ситуациям как в космосе, так и на поверхности Земли. По данным Космического командования США на конец 2008 года было каталогизировано около 12500 космических объектов (КО) размером более 10 см, из них ~ 1000 функционирующих КА. До 40% каталогизированных КО составляют КА, прекратившие активное функционирование, а также использованные разгонные блоки (РБ), последние ступени ракет-носителей (РН). Около 54% каталогизированных КО составляют фрагменты, образовавшиеся в результате взрывов КА, РН, РБ или взаимных столкновений КО. Более 300000 фрагментов КМ имеют размер от 1 до 10 см.
Наиболее уязвимой по отношению к КМ является геостационарная орбита (ГСО), где сосредоточены КА связи, ретрансляции, дистанционного зондирования Земли, включая системы раннего предупреждения о ракетном нападении. Повреждение любого из этих КА лишает традиционных космических услуг целые регионы Земного шара и поэтому относится к категории чрезвычайных ситуаций. Эффект самоочищения за счет торможения КМ на остаточной атмосфере в области ГСО отсутствует, и образовавшиеся фрагменты КМ существуют там миллионы лет. Уникальный природный ресурс, который представляет собой ГСО, в результате техногенного засорения может быть утерян.
Другой исключительно востребованной областью околоземного космического пространства является область низких околоземных круговых орбит (НОО) высотой до 2000 км, где также сконцентрированы орбитальные группировки КА различного целевого назначения, реализуются программы пилотируемых космических полетов и в перспективе планируется организация работ по сборке межпланетных космических комплексов. За последние три года ситуация с КМ в области НОО резко обострилась. В диапазоне высот 750-850 км концентрация фрагментов КМ увеличилась более, чем в два раза.
Чрезвычайные ситуации могут возникать и в случае отказов КА навигации группировок ГЛОНАС, GPS при столкновениях с космическим мусором. До сих пор указанных событий не зарегистрировано. Тем не менее, запуски в эту область орбит продолжаются, планируется развертывание европейской спутниковой навигационной системы «Галилео».
Следует подчеркнуть, что фактор «космического мусора» играет важную роль в обеспечении интересов национальной безопасности государств по следующим основным причинам:
• информация о состоянии космического мусора характеризует фоно-целевую обстановку, которую необходимо знать при планировании и проведений любых операций в околоземном космическом пространстве;
• космический мусор может служить удобной легендой для прикрытия целенаправленных действий против космических средств потенциального противника, например с использованием малозаметных (малогабаритных) космических аппаратов;
• ситуации, связанные с космическим мусором, могут стать предлогом для начала военных действий против космических средств потенциального противника в случае, если они будут истолкованы как посягательство на права, технические средства и свободу действий в космосе.
Перечисленные факторы могут стать предлогом для развития чрезвычайных ситуаций во взаимоотношения между участниками космической деятельности. Примером потенциально конфликтной ситуации является внезапный отказ космического аппарата, играющего важную роль в решении задач экономики или поддержания обороноспособности какой-либо страны. Если такое событие не может быть объяснено доказательными данными наблюдений, всегда остается возможность трактовать его, в частности, как результат преднамеренного внешнего воздействия при использовании малоразмерных космических аппаратов.
Регулирование деятельности по предупреждению образования космического мусора может осуществляться по следующим основным направлениям:
• принятие национальных стандартов, определяющих требования по предупреждению образования космического мусора;
• принятие международных договорных документов, направленных на ограничение образования космического мусора;
• принятие международных стандартов, определяющих требования к космическим средствам по предупреждению образования космического мусора;
• лицензирование организаций – разработчиков и операторов изделий ракетно-космической техники на основе разработанных международных стандартов в области космического мусора;
• вытеснение с международных рынков ракетно-космической техники производителей и операторов, не обеспечивающих выполнение требований международных стандартов;
• разработка и внедрение «правил дорожного движения в космосе» (правила управления движением в космосе);
Изложенные мероприятия можно рассматривать с различных точек зрения. С одной стороны они отражают естественную реакцию международного сообщества по отношению к нарушителям экологического баланса в природных областях, представляющих жизненно важный интерес для дальнейшего развития человеческой цивилизации. С другой стороны, полномасштабное внедрение мероприятий по предупреждению образования космического мусора потребует значительных финансовых средств и будет реализовано, в первую очередь, в государствах с наиболее развитой экономикой, что еще более закрепит их присутствие в околоземном космическом пространстве.
К настоящему времени сложилась система взаимодействия участников космической деятельности по разработке международных нормативно-технических документов, направленных на предупреждение образования космического мусора.
В 2002 году Межагентский координационный комитет по космическому мусору впервые разработал и принял «Руководящие принципы МККМ по предупреждению образования космического мусора», в которых были сформулированы соответствующие технические требования к космическим аппаратам, орбитальным ступеням и способам управления ими на орбите. В указанном документе нашла отражение наиболее успешная практика национальных космических агентств по ограничению образования космического мусора.
В Международной организации по стандартизации разработан и в текущем 2009 году вступает в силу ряд международных стандартов, таких как «Общесистемный стандарт по предупреждению образования космического мусора», «Увод КА с геостационарной орбиты (ГСО) по завершении эксплуатации» и др.
Развивается практика лицензирования деятельности национальных и международных организаций–разработчиков и операторов изделий ракетно-космической техники на основе разработанных международных стандартов в области космического мусора. Так, 21 июня 2004 года Федеральная комиссия по связи США опубликовала требования к космическим аппаратам и средствам выведения по предупреждению образования космического мусора.
В июне 2007 года на своей 62-ой сессии Комитет ООН по использованию космического пространства в мирных целях (далее – Комитет ООН по космосу) на основе консенсуса принял «Руководящие принципы Комитета ООН по космосу по предупреждению образования космического мусора». Текст «Руководящих принципов Комитета ООН по космосу …» не содержит количественных определений, которые бы жестко ограничивали условия применения космической техники. Сфера действия документа распространяется только на вновь проектируемую и создаваемую космическую технику. В текст документа включены положения, в соответствии с которыми признается, что исключения из отдельных требований руководящих принципов могут быть обоснованы, например, положениями договоров и принципов Организации Объединенных Наций, касающихся космического пространства. Комитет отметил, что принятие этого документа на добровольной основе будет способствовать пониманию взаимоприемлемой деятельности в космосе, повысит стабильность космической деятельности и будет способствовать предотвращению конфликтных ситуаций.
«Руководящие принципы Комитета ООН по космосу …» были одобрены в резолюции Генеральной Ассамблеи ООН № A/RES/62/217, опубликованной 10 января 2008года.
В Российской Федерации уделяется большое внимание решению проблем космического мусора. В 2008 году Президент Российской Федерации утвердил документ «Основы политики российской Федерации в области космической деятельности на период до 2020 года и дальнейшую перспективу», где определены основные приоритеты:
развертывание орбитальных группировок космических средств связи и телерадиовещания, навигации, дистанционного зондирования Земли, гидрометеорологического обеспечения, а также в интересах фундаментальных космических исследований и обороны, обеспечивающих удовлетворение потребностей безопасности страны, социально-экономической сферы и науки в результатах космической деятельности на заданном уровне;
гарантированное обеспечение доступа в космическое пространство и независимости космической деятельности Российской Федерации во всем спектре решаемых задач, достигаемые, в том числе, созданием на территории страны космодрома научного и социально-экономического назначения;
выполнение международных обязательств, в том числе по Международной космической станции, завершение развертывания российского сегмента станции и повышение эффективности его научно-прикладного использования;
проведение исследований планет и тел Солнечной системы в интересах получения фундаментальных знаний об окружающем нас мире и решения проблем использования внеземных ресурсов, изучения механизмов эволюции климата Земли, поиска внеземной жизни.
В качестве одного из приоритетных направлений деятельности в этом документе сформулированы работы по обеспечению экологической безопасности космической деятельности в части внедрения технологий и конструкций, минимизирующих образование космического мусора при запусках и эксплуатации космических кораблей и станций.
Важное место в работах российских специалистов занимают исследования состояния техногенного засорения околоземного космического пространства, и особенно в области геостационарной орбиты. С этой целью организована широкая международная кооперация наблюдателей, привлечение которой позволило обеспечить регистрацию объектов на всем протяжении геостационарной орбиты. Организована Научная сеть оптических инструментов для астрометрических и фотометрических наблюдений космического мусора, которая объединяет 18 обсерваторий, 25 телескопов, в работе участвует более 50 наблюдателей и исследователей. В 2008 году объем выполненных измерений увеличился по сравнению с 2007 годом в 2,5 раза, что позволило расширить популяцию известных объектов в области геостационарной орбиты на 30%. Дальнейшее развитие получила модель космического мусора SDPA профессора А.И. Назаренко. Показано, что в течение двух лет в ОКП образовалось не менее 3100 новых космических объектов размером более 10-20 см. Такое загрязнение ОКП является беспрецедентным. Оно в ~4 раза превышает средний темп загрязнения ОКП за все предшествующие годы. Оценки максимальной концентрации КМ разных размеров увеличились в 2009 г. по сравнению с 2003 г. в 2.3-2.6 раз. Соответственно увеличились и вероятности столкновений КА с космическим мусором.
В 2008 году в Москве была организована очередная 26-я сессия Межагентского координационного комитета по космическому мусору. В работе сессии участвовали все делегации МККМ. В ходе дискуссий обсуждались наиболее актуальные проблемы засоренности космического пространства, включая дальнейшие мероприятия по предупреждению образования космического мусора.
С 1 января 2009 года введён в действие Национальный стандарт «Общие требования к космическим средствам по ограничению техногенного засорения околоземного космического пространства». Требования этого стандарта гармонизированы с требованиями «Руководящих принципов Комитета ООН по космосу по предупреждению образования космического мусора». Они распространяются на изделия ракетно-космической техники социально-экономического, научного, коммерческого и военного назначения и действуют на всех стадиях жизненного цикла изделий – создание, выведение на орбиту, эксплуатация и утилизация объектов.
В рамках Федеральной космической программы России на 2006-2015 годы на базе российского Центра управления полетами в кооперации с другими организациями создана первая очередь Автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве. Осуществляется контроль движения объектов в космосе и объектов, входящих в плотные слои атмосферы. При взаимодействии со специалистами НАСА за последние два года выполнено 9 маневров увода Международной космической станции от столкновений с опасными КО. В двух случаях маневры выполнены с уменьшением высоты орбиты станции.
Дальнейшие шаги по обеспечению безопасности космической деятельности связаны с развитием и внедрением механизмов управления движением в космосе, то есть соответствующей совокупности международных договорных и нормативно-технических документов, включая меры по предотвращению чрезвычайных ситуаций в ближайшей перспективе, а также по снижению долговременной опасности КМ. В 2006 году опубликован доклад Международной академии астронавтики «Исследование проблем управления движением в космосе». В докладе отмечается, что проблема может быть решена в рамках взаимодействия национальных и международных организаций, осуществляющих управление движением космических объектов, на основе общепризнанных соглашений и инструкций. В качестве первоочередных документов предложено подготовить:
• правила информационного обмена;
• правила взаимного уведомления;
• правила управления движением в космосе (при запуске КА и маневрировании);
• организационные процедуры.
В докладе также рассмотрены первые шаги по улучшению ситуации в части организации движения в космосе:
• принятие документа по предупреждению образования космического мусора в Комитете ООН по космосу (выполнено);
• координация и наращивание усилий организаций, осуществляющих контроль космического пространства (Космическое командование США, Европейское космическое агентство, Федеральное космическое агентство России и другие организации), в целях установления единой политики и инфраструктуры ведения каталога наблюдаемых космических объектов;
• расширение механизмов контроля, в том числе уведомление, регистрация и предоставление необходимых данных;
• введение четких различий между полезными космическими аппаратами и бесполезными объектами космического мусора.
Результаты исследований Международной академии астронавтики по управлению космическим движением в перспективе могут стать отправной точкой для рабочей группы Научно-технического подкомитета Комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях для разработки будущих документов.
Исключительно важен запрет на преднамеренное образование долгоживущего космического мусора, что исключает испытания любых систем противоспутникового оружия в космосе.
Все большую актуальность приобретает вопрос относительно возможности расчистки определенных областей космического пространства от космического мусора. Такие операции могут быть реализованы с использованием технологий обнаружения, сближения, стыковки и увода опасных объектов из зоны рабочих орбит в зону захоронения. Однако при этом необходимо определить правила идентификации удаляемых космических объектов как бесполезных и относящихся к космическому мусору.
Принципы свободного доступа в космическое пространство и независимого осуществления космической деятельности заложены в основе национальной политики всех ведущих космических государств. Единые в космосе будут направлены на предупреждение чрезвычайных ситуаций, связанных с наличием космического мусора, и их принятие неизбежно приведет к некоторым ограничениям, что противоречит традиционному пониманию интересов национальной безопасности в сфере космической деятельности. Любая работа окажется эффективной только в том случае, когда будет проводиться на основе добровольно принятых ограничений при наличии консенсуса между всеми участниками. Для сохранения и устойчивого развития космической деятельности в долгосрочной перспективе правила по управлению движением могут быть рассмотрены на международном уровне при условиях исключения односторонних преимуществ у кого-либо из участников космической деятельности и наличия надежной общедоступной системы контроля за операциями в космическом пространстве.
Заключение
• Космический мусор представляет реальный риск для длительного надежного использования космических средств, предоставления космических услуг, а также для людей и собственности на Земле и в космосе. Решение проблем космического мусора непосредственно связано не только с развитием космической техники и космических технологий, но одновременно затрагивает сферы социально-экономического развития государств и обеспечения их национальной безопасности.
• Скоординированные усилия государств позволили разработать систему документов, которые играют важную роль в организации дальнейших работ по предупреждению образования космического мусора. Основными документами являются Руководящие принципы МККМ и «Руководящие принципы ООН по предупреждению образования космического мусора»;
• Российская Федерация уделяет большое внимание решению проблем космического мусора, в первую очередь, предупреждению образования космического мусора и развитию систем предупреждения об его опасности в космическом пространстве и на Земле.
• В условиях расширения космической деятельности и ограниченного орбитального ресурса, обеспечение безопасности космических полетов, людей и собственности на Земле в условиях космического мусора можно рассматривать как новое направление работ по мониторингу и предупреждению чрезвычайных ситуаций.
• Применение единых правила по управлению движением в космосе неизбежно приведут к некоторым ограничениям независимости участников космической деятельности. Для сохранения и устойчивого развития космической деятельности в долгосрочной перспективе вопрос по управлению космическим движением может быть рассмотрен на международном уровне при условиях исключения односторонних преимуществ у кого-либо из участников космической деятельности и наличия надежной общедоступной системы контроля за операциями в космическом пространстве.
Авторы:
А.Н. Перминов, В.А. Давыдов, Ю.Н. Макаров
(Роскосмос)
Г.Г. Райкунов, Дж. В. Ковков, М.В. Яковлев
(Центральный научно-исследовательский институт машиностроения)
