Если жители Земли соберутся организовать планетарное ТСЖ, то редакция "АиФ-Самара" готова предложить кандидатуру председателя. Профессор кафедры теоретической механики Самарского университета им. Королева Владимир Асланов программу развития подготовил. Но это не все — больше ста его работ опубликовано в самых цитируемых научных журналах мира. А в феврале увидела свет новая книга "Перспективные сценарии миссий в рамках задачи трех тел". Звучит сложно, но речь о знакомых коммунально-бытовых вещах — вывозе мусора, благоустройстве, лифтовом хозяйстве. Только в космосе. О них мы и расспросили ученого.
Три тела или четыре?
Дмитрий Пархоменко, samara.aif.ru: Владимир Степанович, мне, чтобы про задачу трех тел говорить, пришлось готовиться. Но не преуспел.
Владимир Асланов: Не переживайте. Как решали раньше такие задачи? Запускаем спутник вокруг Земли. Одно притягивающее тело — Земля. А если, стартуя с Земли, хотим попасть на Луну? Приближаемся к границам с Луной и говорим, что здесь начинается ее зона притяжения, а Землю не учитываем. Это неправильно. Даже на орбите Земли влияние Луны нужно учитывать. Вот это и есть задача трех тел. Но вы, наверное, стесняетесь меня спросить: "А как же быть с Солнцем?" Но это уже задача четырех тел, ей я сейчас занимаюсь.
— Так что же надо найти?
— Наша задача целевая. Например, долететь до Луны. Значит, нужно сделать математическую модель, по которой изготовят "железяки", которые полетят как можно более точно.
— Мы дорогу должны наметить?
— Если пользоваться образом дороги, то не только ее проложить, но и учесть ветра, дожди, горы и низины. Вот это задача трех тел — Земля, Луна и космический аппарат.
Лифт на Марс
— Или Марс, спутники Марса и аппарат?
— Если говорить про пару Земля и Луна, то между ними 384 тысячи километров, а от Марса до Фобоса — всего шесть. Предложенные нами модели миссий учитывают точки либрации, проще говоря — точки равновесия между телами притяжения. Точка между Землей и Луной находится на расстоянии 150 тысяч километров, между Марсом и Фобосом — три с половиной тысячи. Трос такой длины можно сделать? Конечно.
— Вы говорите про трос космического лифта?
— Да. Циолковский сформулировал идею и задачу "орбитальной башни". А космический трос и лифт впервые нарисовал и описал инженер из Ленинграда Юрий Арцутанов в 1960 году. И к нему поехал весь мир, в том числе и знаменитый фантаст Артур Кларк, который на основе идей Арцутанова написал известный роман "Фонтаны рая". Но дальше не пошло.
Космический лифт на Земле — безумная иллюзия. Конструкция высотой в 110 тысяч километров и весом в сотни тысяч тонн, построенная на экваторе. По ней ходит кабинка. В чем смысл? Например, нам надо доставить четырехтонный спутник на орбиту. Чтобы это могла сделать ракета, она должна весить 800 тонн. Лифт это может сделать без ракеты. Довели аппарат до нужной высоты, отпустили, подтолкнули, полетел. Но реализовать космический лифт в земных условиях — задача даже не следующего поколения. Материалов, способных выдержать такие нагрузки, нет. Расстояние от Самары до Москвы — тысяча километров. Давайте положим столб длиной в тысячу километров и его поднимем. Он телескопический, и мы еще в сто раз его увеличим. Представляете длину? Моих фантазий не хватает.
— Но тут мы приходим к Марсу и его спутнику. Почему Фобос удобен как база для изучения "красной планеты"?
— Американцы шумят: "Летим на Марс!" А Маск, мол, будет там градоначальником. Зачем же, когда рядом есть прекрасный камень размером 25 километров под названием Фобос? Рыхлый, практически без притяжения. Чтобы туда долететь, пристыковаться, а потом улететь, потребуется минимум энергозатрат.
Мы получили условие, какой может быть минимальная длина троса для запуска лифта с Фобоса — всего 10 километров. Сравните с Землей — 150 тысяч. Мало того, можно сделать парящий космический лифт. Доводим "кабинку" до нужной высоты и отпускаем. И она парит с одной стороны под действием Марса, в другую сторону действует притяжение Фобоса. Задача трех тел.
Возможности использования огромны. Мы можем доставить образцы грунта с Фобоса на любую высоту, где их заберет аппарат и увезет на Землю. Можем запускать зонды для мониторинга марсианской поверхности, и они будут летать по заданным орбитам. И еще. Допустим, мы отпустили от этой кабинки лифта, парящей на определенной высоте, небольшой космический аппарат. Он либо полетит вокруг Марса, либо, при других расчетах, упадет на его поверхность. Получается бесплатное средство доставки с Фобоса на Марс. Даже не нужно строить трос.
— Иными словами, эти технологии используют силы природы без лишних усилий и затрат?
— Все наши исследования направлены на экономный космос, чтобы мы как можно меньше тратили ресурсов и как можно меньше доставляли вреда космосу и Земле.
Орбитальный мусор – угроза или наследие?
— О вреде. Тема, которой вы активно занимаетесь, — космический мусор. Для многих — это нечто их не касающееся. Чем же он может нам навредить?
— Представьте, что на широкой трассе сталкиваются две машины на скорости 100 км/ч. Много будет обломков? Закроют они движение? А если скорость порядка 30 тысяч км/ч? Сейчас на орбите около 27 тысяч таких обломков. Есть американская система Norad, которая их отслеживает и просчитывает траекторию. Но их было меньше до двух катастроф.
Первая, когда китайцы хотели показать свою мощь и сами устроили столкновение двух спутников в 2007 году. Образовалось четыре тысячи осколков размером более 10 сантиметров. Вторая — случайная. В 2009 году по перпендикулярной траектории со скоростью 11 километров в секунду столкнулись наш спутник "Космос" и американский "Иридиум". Плюс две тысячи осколков. При любом таком столкновении получается лавинообразное распространение мусора, целые участки орбиты закрываются.
— Чем это грозит?
— Я застал времена, когда сборная СССР играла со сборной Канады в хоккей. Прямую трансляцию мы слушали по радио. А чтобы мы могли посмотреть, как Харламов гол забивает, что бы понадобилось? Сейчас достаточно трех спутников на орбите, все — смотри матч из-за океана. А если орбиты нет? Все, до свидания, спутниковая связь, спутниковый интернет, все спутниковое, только по земле, кабелями.
Это катастрофа, и она не лечится, понимаете? Если спутник запущен даже на небольшую высоту в тысячу километров — он там будет полторы тысячи лет. А сколько там всего! Например, многотонные ступени ракет. Вся орбита заполнена такими телами. Мы просто теряем глобальную связь. Но никто не готов пока платить за очистку. Хотя на орбите летают огромные деньги. Ведь все это — полезный материал, вывод которого с Земли стоит огромных денег. Чтобы поднять ракетой один килограмм, тратятся десятки тысяч долларов. А что, если его собирать и перерабатывать прямо в космосе?
Это потенциальное добро, доставить его на Землю невозможно, потому что дорого. Что делается сейчас? Мусор выводят на орбиту захоронения, которая находится на 200 километров выше геостационарной орбиты, а это порядка 36 тыс. километров. А если там сейчас пройтись и собрать все? Это наше наследие для потомков. Пожалуйста, ребята, перерабатывайте. Прекрасный материал, алюминий. Делайте из него что хотите, это ваша фабрика.
Современные миссии предполагают, что через какое-то время все, что мы запускаем, упадет на Землю. Поэтому сохраняют остатки топлива для торможения. Но это не всегда возможно. Например, на геостационарной орбите есть тяжелые спутники, которые нельзя вернуть. Единственный способ — бесконтактное воздействие.
Первый способ — ионный обдув. Спутник дует ионным потоком на обломок мусора и уводит его на орбиту захоронения для потомков. Как садовый воздуходув листву. Для этого нужно много электричества, но оно бесплатное — у нас есть солнечные батареи на аппарате. Второй способ — электростатический. Создаем два отрицательных заряда и толкаем. Тоже без контакта и за счет солнечных батарей.
Как сейчас делают на МКС? Поступает сигнал, что летит обломок, который может разрушить станцию. Включают двигатели, уклоняются, поднимая всю махину. Что мы придумали? На МКС нужно установить маленькие спутники-истребители. Задолго до встречи с обломком они вылетают и "сдувают его". Это дешевле.
— Название книги — "перспективные сценарии". Какие мы могли бы увидеть уже завтра?
— Помните "Аполлон-13"? У нас есть совершенно новая идея. В той американской лунной миссии взорвался кислородный баллон. Шансы выжить близки к нулю. Но тогда все же смогли рассчитать, куда направить тормозные импульсы. Корабль двигался по "восьмерке", и давали много-много импульсов, а потом он упал на Землю. И все вздохнули. А что, если у нас в середине этой "восьмерки" будет точка, которую мы рассчитали, где аппарат будет тормозиться либо парящим лифтом, либо ракетой? Международная точка спасения, из которой корабль будет приземляться в определенные зоны. И в программу полета мы изначально ее закладываем. Есть команда на Земле, которая за нее отвечает. Это можно сделать прямо сейчас.
— Если вы поймаете золотую рыбку, и она даст вам неограниченный бюджет, но на один проект. Какой выберете?
— Точку спасения. Это гуманитарный вопрос, не только технический.
С профессором Аслановым мы беседовали больше часа. В печатную версию интервью вошло далеко не все. И если вам интресна космическая тематика и прорывные идеи для выхода человечества из колыбели Земли, смотрите видеоверсию интервью на Rutube или ВКонтакте.
Для справки:
Владимир Степанович Асланов. Доктор технических наук. Профессор кафедры теоретической механики Самарского университета им. Королева. Интересы ученого включают такие области, как классическая механика, нелинейные колебания и хаотическая динамика, механика космических полетов, динамика гиростатов, динамика привязанных спутниковых систем и устойчивость космических аппаратов.
Источник: samara.aif.ru
