С небес на землю

На заре развития космонавтики главной задачей человечества было запустить что-нибудь на орбиту, будь то спутник, собака, человек или даже целая космическая станция. О том, что рано или поздно болтающийся в космосе крупный объект вернется назад, особо и не думали. Поэтому, когда в конце 70-х американская космическая станция «Скайлэб» отслужила свой положенный срок и начала сходить с орбиты, в обществе воцарилась легкая паника: да, основная часть ее, безусловно сгорит в атмосфере, но внушительные обломки все-таки упадут на землю. А вот чья это будет земля, машина, сарай или голова – вопрос, конечно, интересный. Поэтому самые светлые головы НАСА начали искать варианты, как скорректировать траекторию падения «Скайлэб» и обойтись без жертв. Об этом издание «За рубежом» писало в № 43 (1008) за 1979 г.

«Скайлэб» стала первой и единственной орбитальной станцией США. На орбиту ее вывели 14 мая 1973 года ракетой-носителем Saturn V – той самой, что использовалась в программе «Аполлон». В отличие от советских «Салютов» американцы решили построить станцию более крупной и просторной: ее масса превышала 77 тонн, а внутреннее пространство составляло 350 кубометров – это сопоставимо с большой квартирой.



Станция полностью оправдывала свое название – «небесная лаборатория». Она действительно использовалась как научная лаборатория на орбите. Там изучали влияние невесомости на человека, проводили медицинские эксперименты, наблюдали за Солнцем и Землей. На борту находились мощные телескопы, в том числе солнечная обсерватория Apollo Telescope Mount.

С 1973 по 1974 год на «Скайлэб» слетали три экспедиции астронавтов. Самый долгий полет был равен 84 суткам – для того времени это был безусловные рекорд. Причем экипажи занимались не только наукой, но и ремонтом: первой же команде, прибывшей в июне 1973-го, пришлось фактически спасать станцию. При запуске у нее оторвало одну солнечную батарею, а вторую заклинило щитом. Астронавты вышли в открытый космос, вручную установили «зонтик» для охлаждения и освободили панели.

После третьей миссии в феврале 1974 года станция осталась без экипажа. Планировалось использовать ее и дальше, в том числе как базу для будущих «шаттлов», но проект так и не реализовали. «Скайлэб» дрейфовала в космосе на автомате до лета 1979 года, после чего решила «вернуться домой».

Для инженеров НАСА это был неприятный сюрприз. Они понимали, что станция полностью в атмосфере не сгорит и ее обломки, а это несколько тонн металла, рухнут на землю. Поэтому в авральном режиме ученые начали придумывать, как скорректировать траекторию падения. Способы предлагались самые разные.

За несколько дней до схода намечается сориентировать станцию в положение с минимальным аэродинамическим сопротивлением и зафиксировать ее в таком положении несколькими витками, поскольку при этом она может сделать больше витков до снижения до высоты, с которой начнется окончательный спуск. Задержка на несколько витков позволит, в случае необходимости, сместить трассу схода на другие, менее населенные участки земной поверхности.
«За рубежом», № 43 (1008), 1979 г.

Основная проблема заключалась в том, что на высоте около 210 километров станция могла начать кувыркаться. А при абсолютно хаотичном вращении система ориентации переставала работать, поэтому траекторию схода становилось почти невозможно предсказать. Любые расчеты теряли смысл, и все попытки управлять падением не возымели бы успеха. Поэтому некоторые ученые предлагали другие варианты.

Профессор М. Каплан (Пенсильванский университет) считает, что можно управлять станцией на меньшей высоте и без использования гироскопов. По его мнению, несмотря на несимметричную форму, станция может достигнуть положения аэродинамического равновесия и сама прекратит кувыркание на высоте менее 160 км. После этого несколько коротких включений реактивных двигателей помогут выяснить, как «Скайлэб» будет на них реагировать при дальнейшем спуске, и появится возможность попытаться продлить жизнь станции путем уменьшения аэродинамического сопротивления на меньшей высоте с соответствующим снижением неопределенностей, возможно, даже на последнем витке. Каждая минута задержки будет сдвигать точку падения на 480 км вдоль трассы полета.
«За рубежом», № 43 (1008), 1979 г.

Как же прошла эта операция по управлению космическим мусором? 11 июля 1979 года «Скайлэб» вошла в атмосферу. NASA использовало систему ориентации: инженеры смогли повернуть станцию так, чтобы уменьшить сопротивление и оттянуть момент входа в атмосферу. Это сдвинуло зону падения.

Двигатели тоже использовали, но с их помощью был немного скорректирован угол входа. А вот идея профессора Каплана о том, что станция сама стабилизируется на меньшей высоте, на практике не сработала: «Скайлэб» в плотных слоях атмосферы все равно начала кувыркаться.

Основная часть конструкции сгорела, но сотни обломков все же достигли поверхности Земли. Они упали в малонаселенном районе Западной Австралии, возле города Эсперанс. К счастью, никто не пострадал.

Зато это событие стало мировым шоу. За траекторией падения следили миллионы людей, пари на тотализаторах принимались в Лас-Вегасе, а жители Австралии позже выставили NASA шуточный штраф в 400 долларов за «мусор», и он даже был оплачен частными энтузиастами, правда десятилетия спустя.

Самое важное, что история «Скайлэб» стала уроком на будущее. Сегодня неконтролируемые падения крупных аппаратов стараются не допускать. Для этого создают специальные «кладбища спутников» в южной части Тихого океана, куда направляют отработавшие станции; разрабатывают международные нормы по обращению с космическим мусором (в том числе в рамках ООН и ESA) и заранее планируют управляемый сход, как это будет сделано с Международной космической станцией в 2030-е годы.

Кроме этого, при производстве космических аппаратов начали применять другие сплавы, которые с большей вероятностью сгорят в атмосфере без остатка. А в ноябре 2024 года Япония (совместно с университетом Киото и фирмой Sumitomo Forestry) и вовсе запустила LignoSat – первый деревянный спутник.

Конечно, иногда космический мусор все-таки попадает в жилые районы. В прошлом году, например, цилиндрический обломок пробил крышу и этаж дома в городе Наплс (штат Флорида). NASA позже подтвердило, что это был фрагмент паллета-аккумулятора с МКС.

Так что сегодня вероятность того, что кусок космического мусора свалится на голову, чрезвычайно мала, но не равна нулю.

---

Мария Седнева
Иллюстрация: «За рубежом», Midjourney