Пять копеек про "сбитый спутник" или наш ответ Госдепу

После испытаний в России 15 ноября 2021 года противоспутникового оружия поднялась достаточно большая волна обсуждения этого события. И начальный тон этой волне задали, конечно же зарубежные информационные ресурсы. Не обошлось без ссылок на "высокопоставленных сотрудников" и "экспертов" государственных органов и "независимых" структур разного толка и разной степени достоверности

Не вдаваясь в подробности и варианты обвинения российских военных и руководства страны в целом в злонамеренных действиях, приводящих к непредсказуемым, но обязательно "ужасным" последствиям для всех и вся, позволю себе немного порассуждать по околотехническим аспектам темы. 

Итак, преамбула: русская ракета "сбила" старый советский военный спутник. Он превратился в облако осколков, которые разлетаются по околоземному пространству и уже успели чуть-чуть не уничтожить МКС, на которой русским же космонавтам (называются конкретные фамилии) пришлось прятаться от этого в корабле "Союз". 

Более суток резвились "эксперты" разного плана, и по этой теме не оттоптался разве что самый ленивый, прежде чем российское Министерство обороны выступило с заявлением о проведенных испытаниях и о том, что никакой опасности нет. 

Поздно. Всё прогрессивное человечество уже узнало "настоящую правду" об очередной выходке безумных русских, которых хлебом не корми - только дай что-нибудь отчебучить назло здравому смыслу и демократическому миру. 

Поэтому поупражняюсь на тему и я. А так как в свое время довелось учиться в военно-космическом ВУЗе, а потом еще и служить по полученной специальности военного инженера-механика КА (космических аппаратов), то тема для меня не совсем чужая. 

Итак, мои пять копеек "до кучи". 

Для начала: само понятие "сбить" исходно появилось в отношении воздушных летательных аппаратов, сбить которые означало поразить его так, чтобы он упал на землю. Разрушить в воздухе, повредить двигатель или органы управления до нерабочего состояния и т.п. Главное - не дать ему лететь вообще. (Впрочем, сбить шишку с ёлки тоже можно. Хоть она и не самолет, но все равно, сбитая, падает вниз)

По инерции и для спутника используют это слово, но здесь большая неточность. Чтобы спутник упал на поверхность Земли, нужно достаточно сильно снизить его скорость, чтобы его орбита опустилась и пересеклась с поверхностью Земли. Это слишком затратная операция для простого вывода спутника из строя. Его достаточно вывести из строя другими способами, но он по любому продолжит находиться на орбите, неважно, целиком или в виде фрагментов. 

Спутник, известный под именем "Космос-1408", он же "Целина-Д", был поражен кинетической боевой частью (БЧ) противоракеты, которая разрушила его на фрагменты, но все они продолжают лететь по орбите , которая после удара поднялась еще выше. И будут летать там  еще неизвестное количество времени, вероятно десятки если не сотни лет. 

А теперь немного подробнее. 

Спутник находился на почти полярной орбите наклонением 82,5 градуса с сентября 1982 года (Аккурат, я учился на 2-м курсе моей альма-матер в Ленинграде). Это значит, что он летал практически от Северного полюса до Южного и обратно каждые 97 с копейками минут в течение последних 39 лет. За это время он успел сделать больше двухсот тысяч витков вокруг нашей планеты. 

Исходно орбита имела 645 километров в перигее и 679 в апогее. За 39  прошедших лет снизилась, но весьма немного (сегодня это 600/632 километра). При таком темпе снижения (фактически чуть больше одного километра за год) спутник летал бы еще несколько сотен лет, пока не вошел бы в плотные слои земной атмосферы и не упал на поверхность нашей планеты. А до орбиты МКС (410/420 километров) ему пришлось бы спускаться как минимум еще полтораста лет, так как разница высот их орбит сегодня составляет от 175 до 200 километров. 

Далее: "Целина" - спутник военный, летает по почти полярной орбите, один только вывод на которую требует бОльших затрат энергии, чем орбиты меньшего наклонения. На орбитах малого наклонения помогает вращение Земли, которое при старте с экватора добавляет 500 метров в секунду к скорости спутника. Чем дальше точка старта от экватора, тем меньше прибавка к скорости, которую приходится развивать своими силами, за счет работы двигателей и расхода топлива.

 Отсюда следует еще и то, что просто догнать спутник на полярной орбите еще нужно постараться. Иначе говоря, это хорошая иллюстрация энергетических возможностей нашего противоспутникового оружия. Ну и нельзя упускать из виду, что по таким (около)полярным низким орбитам летают в основном военные спутники, причем, по большей части советские и российские, для которых такие орбиты нужны по своим специфическим причинам - чтобы наблюдать всю поверхность планеты - от полюса до полюса. А потому и мысли о лишнем космическом мусоре должны заботить в первую очередь самих наших военных.  (Ну и прочих военных, которые используют такие орбиты. Но нам до них, вполне понятно, особой заботы нет). И, я так подозреваю, перед тем как принять решение о выборе мишени для испытаний, в расчет принимались очень многие параметры, чтобы нанести как можно меньше попутного вреда, который, к сожалению, неизбежен. И выбор был сделан именно для Космоса-1408, попутный вред от разрушения которого был минимальным при максимально достигнутом эффекте - демонстрации возможности делать это именно таким образом. 

Далее: МКС, про которую так переживают наши "партнеры", находится на орбите 410/420 км наклонением около 50 градусов. С такой орбиты вся поверхность Земли не видна (да это и не нужно для решения задач МКС). В приполярных широтах МКС не видно вообще, а, скажем, из Москвы (56 градусов северной широты), если кому интересно, она если и бывает видна, то только невысоко над горизонтом. 

По поводу нынешней орбиты "Целины" данные сильно разнятся. Такой "непогрешимый и уважаемый" источник как БиБиСи называет цифры от 440 до 550 километров, что уже сейчас заставляет остатки волос вставать дыбом - это же до МКС рукой подать с её 420 километрами в апогее! Как они там вообще еще выжили??? Срочно на Землю! 

Еще один УЖОС - ВИКИпедия, ссылаясь на некий источник The Verge (американский веб-сайт о компьютерной технике - весьма крупные специалисты в небесной механике и баллистике) сообщает: "Спутник находился на орбите чуть выше Международной космической станции, и обломки проходили мимо Международной космической станции каждые 93 минуты". 

Намного более достоверный источник -  https://www.heavens-above.com&...   сообщает, что "Целина" летает по орбите 600/632 километра с тем же наклонением, что и раньше - 82,5 градуса и периодом 96,5 минут. 

Для МКС эти параметры сейчас - 418/424 километра, наклонение 51, 6 градуса, период 92,7 минуты. 

Что из этого следует? А то, что оба объекта вращаются вокруг Земли почти синхронно, с небольшим смещением по времени - порядка 4 с небольшим минут на каждый виток. И, получается, что каждые 22-23 витка (а не каждые 93 минуты по уверениям The Verge) или каждые примерно полтора суток оказываются в месте пересечения орбит примерно одновременно, и при этом могут сблизиться на расстояние немногим больше 175 километров. 

Хотя, строго говоря, минимальное расстояние между ними составляет бОльшую цифру, так как они оказываются в точке пересечения плоскостей орбит не точно в одно мгновение, а с разницей в несколько секунд или десятков секунд, каждая из которых добавляет еще пяток километров итогового расстояния. В результате вероятность одновременного нахождения фрагментов "Целины" и МКС на участках своих орбит, где они пересекаются на этом расстоянии - ничтожна. Все остальное время расстояние между МКС и уничтоженным спутником составляет многие сотни и тысячи километров. А чаще всего они находятся по разные стороны Земли. 

В своем сообщении Минобороны показало анимационную картинку на этот счет. https://www.youtube.com/watch?...

Поэтому причитания о необходимости космонавтам прятаться от осколков Целины - это вброс провокаторов, рассчитывающих, что их некому проверить, плюс фантазии журнализдов и прочих экспердов, готовых раздувать любую чушь ради хайпа, лайков, рейтинга и т.п. 

Не секрет, что экипажу МКС и без того периодически приходится принимать противометеоритные меры, когда в опасной близости от МКС проходят уже известные фрагменты космического мусора. При этом в отдельных случаях такое расстояние составляло до 700 метров. Вот только никто не делает из этого театрализованного представления на публику - это обычные рутинные мероприятия. А если опасность на самом деле реальна, то МКС могут подвинуть на орбите, чтобы уйти от возможного столкновения. Только такие случаи достаточно редки - от силы раз в год или намного реже. 

А вот теперь, внимание, следим за руками: боевая часть ракеты, поразившей Целину была кинетической. Или, иначе говоря - это не что иное как массивная болванка, разбившая спутник на фрагменты. Этакий бронебойный снаряд космического назначения. К тому же снаряд, летевший ВДОГОН спутнику и СНИЗУ.

Для тех, кто проходил физику только в школе, да и то - мимо (:-) трудно представить движение объектов по орбите. 

Могу немного пояснить: спутник на низкой околоземной орбите с небольшим эксцентриситетом (это эллипс, очень близкий к окружности; чаще всего бывает именно так, потому что идеально круглых орбит не получается хотя бы из-за флуктуаций поля тяготения Земли) движется по направлению, касательному к поверхности Земли со скоростью чуть меньше 8 км/с. Когда его догоняет массивный объект, движущийся с бОльшей скоростью, да к тому же еще и снизу, от поверхности Земли, то при столкновении он передает спутнику и его фрагментам, получившимся в результате удара, часть своей кинетической энергии и импульса. В результате все фрагменты спутника после удара получают дополнительный импульс, направленный в ту же сторону, КУДА двигалась кинетическая БЧ (боевая часть ракеты-перехватчика), то есть вперед и ВВЕРХ, от поверхности Земли!  В итоге фрагменты пораженного спутника продолжают двигаться, но уже с бОльшей скоростью, а значит по орбите, лежащей ВЫШЕ исходной. 

 Иначе говоря, они переходят на более высокую орбиту и еще сильнее отдаляются от многострадальной МКС, про которую вдруг так озаботились наши партнеры. Строго говоря, эта новая орбита имеет одну общую точку с исходной - ту, в которой произошло столкновение. Все остальные точки новой орбиты будут лежать выше. 

Справедливости ради стоит заметить, что часть энергии БЧ уйдет собственно на разрушение конструкции спутника, поэтому оставшимся фрагментам дополнительный импульс будет передан неравномерно, и новые орбиты теперь уже каждого из них будут несколько отличаться друг от друга. Но общим для всех будет именно более высокая орбитальная скорость, новый, более высокий апогей и бОльший период обращения. 

Сама же болванка, представляющая собой нечто наподобие бронебойного снаряда и подошедшая снизу под некоторым углом (есть информация про угол от 5 до 7 градусов, но это неточно), при ударе теряет эту самую часть импульса вместе со скоростью и движется медленнее, чем до столкновения. При этом её траектория, имевшая скорость исходно несколько выше первой космической, необходимой, чтобы догнать и гарантированно поразить спутник, летящий по орбите, изначально имела перигей (нижнюю точку) орбиты ниже поверхности Земли. 

Иначе говоря, она и должна была упасть на Землю меньше, чем через один виток, даже если бы промахнулась по спутнику. Практически, как боеголовка баллистической ракеты. Но после столкновения болванка упала немного раньше. Так что сама никак не увеличила собой количество космического мусора.

Иными словами, в этой теме, если порыться немного глубже, можно найти много интересного. Но совсем не того, о чем сейчас льется поток фантазий про "зловредных русских". 

Здесь я предложил бы руководствоваться принципом: - Если наши "партнеры" нас ругают, значит мы делаем все правильно! 

Подводя итог: Люди, включайте голову! И настраивайте в ней фильтры для потока информационного мусора  который льется на нас отовсюду. И ВИКИпедия - достойный представитель такого мусора! Один только поверхностный разбор статьи про Космос-1408 показывает, что в данные в статье очень противоречивые. В ней, ничтоже сумняшеся приводятся ссылки на ресурсы, весьма далекие от космической тематики, чья компетенция вызывает как минимум сомнение. 

                                                           *******