Каменный дождь на пути к Луне

Метеорные потоки — одни из самых красивых явлений, озаряющих небо Земли. Но могут ли стремительные космические камни, сопровождающие эти грандиозные небесные шоу, угрожать будущим лунным миссиям или задерживать их? Именно этот вопрос встает перед НАСА и его партнерами, планирующими высадку человека на Луну.

НАСА подсчитало, что ежедневно в атмосферу Земли попадает около 48,5 тонн (44 000 килограммов) природного космического мусора. Эти фрагменты варьируются по размеру от крошечных микрометеороидов диаметром в доли миллиметра до более крупных частиц, которые создают эффектные падающие звезды и болиды, сгорая при входе в плотные слои атмосферы.

В периоды метеорных дождей пространство вокруг Земли становится ещё более тесным, так как планета проносится сквозь один из многочисленных потоков обломков, непрерывно сбрасываемых астероидами и кометами в их вальяжном движении вокруг Солнца.

Могут ли микрометеороиды уничтожить корабль?

Микрометеороиды несутся сквозь космос с гиперзвуковыми скоростями, в среднем около 35 405 километров в час, сообщает НАСА. На такой скорости даже пылинка способна нанести колоссальный кинетический удар при столкновении с кораблем на пути к Луне, что грозит катастрофическими последствиями для экипажа.

Летящий на огромной скорости обломок может пробить или деформировать обшивку космического аппарата, повреждая критически важные системы или даже вызывая разрушительную разгерметизацию. Существует и риск того, что микрометеороид пробьет одно из жаропрочных внешних покрытий корабля «Орион» — пилотируемой капсулы НАСА для лунных миссий, — лишив его способности пережить адское пекло при возвращении в атмосферу Земли.

Китайское космическое агентство получило суровое напоминание об этой опасности в ноябре прошлого года: тайконавт Чэнь Дун обнаружил трещину в иллюминаторе своего корабля «Шэньчжоу-20». Из-за этого экипаж из трех человек был вынужден использовать другой возвращаемый аппарат.

К счастью, современные корабли вроде «Ориона» изначально проектируются с расчетом на такие угрозы — насколько это вообще возможно. «Выбор материалов и их толщина для корабля "Орион" оптимизированы для защиты от микрометеороидов и орбитального мусора и сбалансированы с учетом рисков», — пояснил Майк Хеквольф, интегратор рисков по экипажу и миссии «Орион» в компании Lockheed Martin.

«Проводятся испытания на гиперскоростной удар для подтверждения физики взаимодействия, определения живучести при повреждениях и проверки эффективности конструкции защиты корабля, — продолжает Хеквольф. — Траектория полета в рамках "Артемиды" и ориентация корабля тщательно оцениваются, чтобы минимизировать риски столкновений».

Метеорные штормы повышают ставки

Как это часто бывает, лучшая защита от катастрофы — это предотвращение. НАСА и партнеры регулярно проводят оценку микрометеороидной обстановки как перед стартом, так и во время полета, однако лишь самые экстремальные события вызывают реальные опасения.

В эти моменты звездопад превращается в настоящий космический ураган, видимый невооруженным глазом и способный повлиять на судьбу экспедиции. Персеиды, ежегодно пронзающие августовское небо, остаются одним из самых ярких напоминаний о том, насколько плотными могут быть эти невидимые глазу рои частиц.

«Лишь несколько из более чем тысячи известных метеорных потоков превышают фоновый спорадический уровень более чем на 5% — например, Геминиды, самый сильный ежегодный поток», — объясняет Билл Кук, глава Управления НАСА по метеороидной среде.

Главные же помехи для миссий — это метеорные штормы и всплески, когда количество межпланетного мусора в окрестностях системы Земля-Луна драматически возрастает. «Если мощный всплеск или метеорный шторм прогнозируется во время полета или работы экипажа в открытом космосе, миссия будет отложена либо экипаж останется внутри корабля, пока шторм не утихнет», — говорит Кук.

Прогнозы бурь на горизонте

Сотни или даже тысячи падающих звезд в час можно увидеть во время интенсивных метеорных штормов. Однако даже в такие моменты дистанция между отдельными микрометеороидами в пространстве, скорее всего, будет измеряться километрами.

К счастью, ученые умеют предсказывать такие явления за много лет до того, как они украсят небосклон.

Роберт Лансфорд, координатор по регистрации болидов и редактор новостей Американского метеорного общества — ведущего источника информации о потоках, — отмечает: «На ближайшие десять лет у нас есть прогнозы четырех возможных метеорных всплесков. Они касаются Персеид (12 августа 2028 года) и Леонид (17 ноября 2033 года, а также 18 и 19 ноября 2034 года). Самым мощным выглядит всплеск Персеид — от 500 до 1000 метеоров в час».

Миссия «Артемида-4» — первая высадка человека на Луну со времен программы «Аполлон» — сейчас намечена на начало 2028 года. Но любые непредвиденные задержки могут сдвинуть старт вправо по графику. Если дата пуска совпадет с прогнозируемым штормом, старт могут перенести ради безопасности — и это будет не первый случай, когда НАСА откладывает запуск из-за метеорной угрозы.

В качестве исторического примера можно вспомнить эпизод с шаттлом «Дискавери». Как отмечает Билл Кук, в 1993 году запуск миссии STS-51 был задержан, чтобы избежать пика Персеид. А в 2000 году с базы Ванденберг был отложен запуск научного беспилотного аппарата, чтобы разминуться со всплеском Леонид.

Агентство также оберегает свои орбитальные обсерватории: телескопы «Джеймс Уэбб» и «Хаббл» во время интенсивных потоков отворачивают свои огромные зеркала от радиантов — точек на небе, из которых, как кажется с Земли, вылетают метеоры.

В ближайшее десятилетие стратегии выживания в условиях космической бомбардировки ждет новая проверка на прочность. Ведь НАСА и его союзники намерены перейти от краткосрочных визитов к созданию постоянных обитаемых баз на Луне и вокруг неё, где риск столкновения с быстрым «небесным камнем» станет повседневной реальностью. Инженерам будущего придется думать не только о прочности стен, но и о системах раннего оповещения, подземных убежищах в лунном реголите и специальных режимах экстренной герметизации скафандров. Космическая погода из абстрактной сводки окончательно превратится в вопрос жизни и смерти колонистов.