Читаем Кинофантастика полностью

Подобное намеренное разрушение, к сожалению, происходит нередко: зафиксировано 54 таких случая, причем два последних имели место в результате пуска противоспутниковых ракет. Образуется крупное облако обломков разных размеров, представляющее опасность для спутников на соседних орбитах. Так, разрушение в 2007 году китайского спутника «Фэн Юнь-1С» оставило более двух тысяч крупных обломков на сильно накрененных орбитах высотой 860 км. Возможны и произвольные столкновения вроде того, которое произошло между спутником связи «Иридиум-33» и российским военным спутником «Космос-2251» 10 февраля 2009 года[9]. Но если риск столкновения вполне реален, то повторные столкновения с полуторачасовым интервалом, как в «Гравитации», — чистейшая фантазия. Давайте разберемся почему.

Для столкновения двух тел требуется их перемещение относительно друг друга. В повседневной жизни так происходит регулярно: каждый движущийся объект — пешеход, мотоцикл, автомобиль, грузовик — обладает свободой выбора скорости в интервале, заданном приводящей его в движение силой. В космосе же существует дополнительная тонкость: скорость тела на орбите не «свободна», а задается радиусом орбиты, если она круговая[10]. Представим два обращающихся вокруг Земли тела, оказывающихся одновременно в одном и том же месте. Если у них одинаковая орбита, то и скорость одинаковая, и они постоянно находятся очень близко друг от друга, но неподвижны относительно друг друга, так что их столкновение невозможно! Чтобы эти два тела столкнулись, у них должны быть разные скорости, и значит, и разные (при этом пересекающиеся) орбиты. Что происходит тогда?

Анализ 216 зафиксированных на сегодняшний день случаев фрагментации вследствие взрывов или столкновений чрезвычайно поучителен и указывает на два обстоятельства. Во-первых, спутник разваливается на большое количество обломков, скорость которых увеличивается или уменьшается на несколько сотен метров в секунду (до тысяч метров в секунду в случае взрыва) относительно первоначальной орбитальной скорости. Значительное приращение скорости выражается в существенном изменении орбиты объекта. Поэтому осколок, набирающий при удалении от орбиты МКС скорость 100 м/с, достигает апогея в 360 км над первоначальной орбитой, и его период обращения увеличивается на 4 минуты. Иначе говоря, облако осколков достигнет следующей орбиты менее чем через 4 минуты после МКС. Отсюда абсолютная невозможность нового столкновения после полного обращения на дополнительной орбите, показанного в «Гравитации», где командир Мэтт Ковальски[11] предостерегает о возвращении осколков каждые полтора часа[12].

Во-вторых, осколки, образовавшиеся в результате фрагментации объекта, имеют самую разную форму и массу, но в целом более высокий «баллистический коэффициент», чем у целого спутника или МКС. Этот коэффициент есть количественное выражение трения в атмосфере на траектории спутника или осколков. На такой высоте атмосфера, конечно, чрезвычайно разрежена, но все же не полностью отсутствует. Поэтому спутник испытывает трение, сила которого пропорциональна произведению площади, перпендикулярной скорости, на коэффициент сопротивления формы — то есть связана с формой объекта. Торможение, вызванное трением, равно силе, поделенной на массу спутника. Значит, оно пропорционально отношению поверхности и массы с учетом коэффициента сопротивления формы; это отношение и называется баллистическим коэффициентом. Чем он выше, тем быстрее спутник теряет высоту относительно своей первоначальной орбиты.

Классический спутник имеет баллистический коэффициент порядка 0,01[13]. У обломка же — например, у куска алюминиевой обшивки толщиной несколько миллиметров — баллистический коэффициент может быть в десять раз больше. Это значит, что торможение обломка ввиду силы трения в атмосфере будет значительнее, чем торможение МКС: он будет терять все больше высоты на каждой орбите. Скажем, разница высот между МКС и типовым обломком на общей орбите составит порядка нескольких сот метров! Для сравнения: МКС ежемесячно теряет 2 км высоты. Если бы МКС пролетала в некий момент времени через большое облако обломков, то впоследствии орбита последних оказывалась бы более разбросанной во времени — плюс-минус 4 минуты — и в пространстве — не менее чем на несколько сот метров ниже станции. В отличие от того, что показано в фильме, вероятность столкновения при последующем сближении была бы крайне мала. Добавим к этому, что Ковальски сообщает не только о периоде обращения обломков, но и об их скорости — 80 тыс. км/ч, что вдвое больше скорости вращения Земли! Иначе говоря, обломки должны были бы вообще унестись вдаль без малейшего шанса на возвращение!