Китайская космическая станция тяньгун 1. На чью голову? Стоит ли беспокоиться

К Земле приближается китайская космическая станция «Тяньгун-1». Китайские ученые не управляют ее падением, и, чисто теоретически, ее обломки могут упасть на какой-нибудь густонаселенный район Земли. Ожидается, что станция войдет в верхние слои атмосферы уже 1 апреля. N + 1 решил разобраться в том, что представляет собой «Тяньгун-1», какие предположения ученые строят относительно места и времени ее падения и велика ли на самом деле опасность для землян.

Первая экспериментальная

«Тяньгун-1» - первая космическая станция, полностью построенная и запущенная Китайским национальным космическим управлением. Хотя она провела на орбите шесть с половиной лет и даже приняла две пилотируемые экспедиции, станция по сути является экспериментальной - с ее помощью Пекин тестировал системы и оборудование, готовясь к запуску более крупной многомодульной станции, которая также будет называться «Тяньгун» («Небесный дворец»).

Сравнение размеров космических станций

Первая китайская космическая станция относительно невелика по размерам. Ее длина составляет 10,4 метра, диаметр - 3,4 метра, а масса - 8,5 тонны. Она примерно в два раза меньше последней советской одномодульной орбитальной станции «Салют-7» (длина - 14,4 метра, диаметр - 4,15 метра, масса - около 19,8 тонны), а американцы сравнивают «Тяньгун-1» с типичным желтым школьным автобусом. Станция включает в себя два модуля - экспериментальный обитаемый, объемом 15 кубометров, и грузовой. Международная космическая станция (МКС) в ее нынешнем состоянии состоит из 15 модулей, общий вес которых превышает 400 тонн.

«Тяньгун-1» запустили на орбиту 30 сентября 2011 года при помощи двухступенчатой ракеты-носителя «Чанчжэн» 2F/G/. На момент старта космическая станция была необитаемой. Старт прошел успешно, и первая стыковка состоялась уже через месяц, в ноябре 2011 года, когда к «Тяньгун-1» пристыковался беспилотный корабль «Шэньчжоу-8» («Небесная ладья») - первый китайский аппарат этой серии, снабженный стыковочным узлом.

Первые люди прибыли в «Небесный дворец» 18 июня 2012 года на корабле «Шэньчжоу-9». Среди трех членов экипажа была первая женщина-тайконавт Лю Ян. Экипаж провел на станции десять дней, занимаясь научной работой и технологическими экспериментами. С целью испытаний и на этот раз было осуществлено две стыковки - первая прошла в автоматическом режиме, вторую осуществил один из тайконавтов. Вторая экспедиция попала на «Тяньгун-1» через год - 13 июня 2013 года. Космический корабль «Шэньчжоу-10» снова доставил на станцию трех человек, среди которых снова была женщина - Ван Япин, которая даже провела из космоса урок для китайских школьников. Главная цель миссии и на этот раз была испытательной - стыковка снова прошла дважды, в автоматическом и ручном режиме.

В 2016 году Пекин вывел на орбиту второй орбитальный комплекс, «Тяньгун-2», получивший статус космической лаборатории. Дальнейшие полеты по программе «Шэньчжоу» были перенаправлены туда. «Тяньгун-1» остался на орбите. В марте 2016 года было объявлено, что связь с аппаратом прекращена и он упадет на Землю. Китайские специалисты прогнозировали, что это может произойти во второй половине 2017 года.

График изменения высоты орбиты китайской космической станции

Год назад средняя высота орбиты станции составляла около 350 километров, к настоящему моменту она снизилась до 196 километров, уже в ближайшие дни она может войти в плотные слои атмосферы и сгореть.

Сейчас дата гибели аппарата известна с точностью примерно плюс-минус 16 часов. По данным китайской стороны, «Тяньгун» упадет на Землю в интервале с 31 марта по 2 апреля. Согласно прогнозу Центра изучения космического мусора корпорации Aerospace, это может произойти 1 апреля в 10:30 по Гринвичу плюс-минус 16 часов, а по информации NORAD - 1 апреля в 00:52 по Гринвичу плюс-минус 15 часов.

На чью голову?

Точное место падения предсказать нельзя практически до того момента, когда аппарат начнет неконтролируемое падение. В частности, это невозможно из-за отсутствия точных данных о параметрах атмосферы, а также об ориентации станции.

«Основная проблема с расчетом времени и места входа аппарата в плотные слои атмосферы состоит в том, что ошибка такого прогноза составляет некоторую (довольно значительную) долю от интервала прогнозирования. Для наших систем она составляют около 10 процентов, в некоторых случаях, возможно, меньше. Таким образом, при прогнозе от текущего 29 марта до номинального падения, скажем, 1 апреля 04:00 UT, интервал неопределенности времени падения может составлять порядка 14 часов», - рассказал N + 1 Михаил Захваткин, научный сотрудник Института прикладной математики имени Келдыша.

«За 14 часов аппарат может сделать почти 10 витков вокруг Земли, то есть неопределенность места падения очень высока. Пока место падения можно ограничить только широкой полосой, расположенной между 43-ми параллелями к югу и северу от экватора. Выше или ниже станция не сможет забраться просто из-за наклонения орбиты», - говорит ученый.

Зона падения китайской космической станции

Ошибка прогноза места и времени падения обусловлена неточностями в моделировании сопротивления атмосферы. Если бы станцией управляли, ее можно было сориентировать определенным образом, регулируя уровень торможения, но на ошибку прогноза в целом это бы не повлияло, так как ее основной источник - проблемы с моделированием плотности атмосферы вдоль траектории объекта, объясняет Захваткин.

Ошибку прогноза падения можно было бы скорректировать, начав торможение станции двигателями, чтобы сократить время ее баллистического существования. Именно так была сведена с орбиты 124-тонная станция «Мир»: 23 марта 2001 года, после трехкратного включения двигателей, она

Китайской орбитальной станции «Тяньгун-1» больше нет. Многотонная конструкция, падения которой последние дни с опасением ждали в большинстве стран мира,

в итоге сгорела над южной частью Тихого океана, не нанеся никакого ущерба, как и предсказывали специалисты.

Ее обломки упали настолько бесследно, что спустя пять часов после сгорания, в интернете даже не появилось кадров с их вхождением в атмосферу.
О времени и районе затопления несгоревших обломков станции сообщило Объединенное командование Космических сил США , опираясь на данные своей Системы наблюдения за космическим пространством.

По данным военных США, вход обломков в плотные слои атмосферы произошел в 3.16 мск.

«Командование использует датчики Системы наблюдения за комическим пространством и Систему орбитального анализа для подтверждения входа станции «Тяньгун-1», — говорится в сообщении. В нем уточняется, что для отслеживания станции привлекались коллеги из Австралии, Канады, Франции, Германии, Италии, Японии, Южной Кореи и Великобратании.

По всей видимости, район падения обломков находится к северо-западу от Таити, уточняет американский астроном Джонатан МакДауэлл из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.

Он лежит немного к северу от так называемого Кладбища космических кораблей -

закрытого для судоходства района Тихого океана, куда падают остатки спутников при их контролируемом спуске с орбиты. Там же в свое время была затоплена знаменитая российская орбитальная станция «Мир».

«Она промахнулась мимо «кладбища космических кораблей», которое находится южнее», — написал о китайской станции МакДауэлл. В связи с большими размерами и неуправляемостью станции за ее падением в последние недели следили множество ученых и несколько космических агентств мира, которые давали свои более или менее точные прогнозы.

Особенностью этого схода является то, что станция неуправляема, и потому инженеры не могут контролировать ее падение, придавая в нужное время необходимый тормозной импульс.

Еще в марте 2016 года китайские власти признали, что, прекратили обмен данными со станцией, отсутствие связи они подтвердили и в минувший четверг, заявив, что падение «вряд ли приведет к какому-либо ущербу». «Людям нет причин волноваться о входе станции в атмосферу. Не будет яркого падения на Землю, как это рисуют в научно-фантастических фильмах, это будет похоже на метеорный поток», — говорилось в заявлении.

Тот факт, что падал не отдельный спутник, а целая станция, да еще и неконтролируемо, подогревает интерес публики и СМИ, несмотря на то, что рукотворные космические объекты неконтролируемо сходят с орбиты едва ли не каждый день. По оценкам Aerospace Corporation, федерального исследовательского центра США,

ежегодно в атмосферу Земли входят два-три объекта размером с китайскую станцию.

На днях Центр изучения космического мусора США представил список 16 космических объектов, когда-либо сходивших с орбиты, и китайской станции далеко до рекордсменов. Масса станции составлет 8,5 тонн, размеры 10 на 3,4 метра.

Так, на первом месте в этом списке находится советская станция «Мир» (120 тонн), которая контролируемо сведена с орбиты в южной части Тихого океана. На втором месте — американская научная станция SkyLab (масса 69 тонн), которая неконтролируемо упала на Австралию и стала причиной нескольких интересных историй, связанных с обнаружением ее обломков.

По словам Роджера Томсона, представителя Центра, среди всех когда-либо сходивших с орбиты обломков, станция «Тяньгун-1» по массе находится лишь на 268 месте, ее размеры обычно сравнивают со школьным автобусом.

Падающий дворец

«Тяньгун-1» (буквально: «Небесный дворец — 1»), первая китайская орбитальная станция, была запущена 29 сентября 2011 года с помощью модернизированной ракеты-носителя «Чанчжэн-2F». С момента запуска станция два раза посещалась пилотируемыми экспедициями с Земли, на ней проводились эксперименты и отработка технологий для строительства будущих орбитальных станций.

Изначально работу станции «Тяньгун-1» планировалось завершить в конце 2013 года, однако китайские специалисты поддерживали ее до 2016 года. С тех пор основными новостями о станции были слухи о ее неконтролируемом полете и самое главное - непредсказуемом падении практически в любом районе Земли.

Утверждалось, что станция прекратила функционировать из-за невозможности зарядки ее аккумуляторов от двух солнечных батарей.

В марте 2016 года китайские власти признали, что станция начала медленно снижаться к Земле и в конце концов войдет в плотные слои атмосферы.

В сентябре 2016 года Китай еще раз подтвердил, что станция снижается и неминуемо сгорит в атмосфере, однако специалисты оставили без ответа главный вопрос - будет ли сход с орбиты контролируемым. Тогда высота орбиты станции составляла 370 километров, и расчеты показывали, что сход с орбиты должен произойти в конце 2017 года. В мае 2017 Китай проинформировал , что орбита станции уменьшилась до 349 километров и ежедневно снижается на 160 метров.

Предсказание времени и места падения станции оказалось сложной математической задачей. Трудность в том, что ее решение зависит от целого ряда параметров,

В том числе от толщины и плотности атмосферы, на которую сильно влияет солнечная активность.

Live Science Зона возможного падения станции

Именно из-за пониженной активности Солнца прогнозы по сходу «Тяньгун-1» в последние сутки сдвинулись на несколько часов вперед. Наклонение орбиты станции — 42,7 градуса. Этот параметр и определял возможную зону падения — любой район Земли с широтой от + 42,7 0 до -42,7 0 . В возможную зону падения попадала вся Африка, большая часть Латинской Америки и США, Австралия, страны Азии и Ближний Восток и юг Европы.

Большая часть территории России находилась вне зоны возможного падения обломков.

Впрочем, в нее все же попадала вся южная часть Дагестана ниже широты 42,7 градусов (примерно южнее Ботлиха), некоторые районы Чечни, Ингушетии и Северной Осетии.

В ночь на понедельник 2 апреля первая китайская орбитальная станция «Тяньгун-1» сгорела в атмосфере над Тихим океаном. «Тяньгун-1» (буквально: «Небесный дворец») был запущен в 2011 году, а в 2016 полностью прекратил работу, превратившись в космический мусор. Станция стала воплощением космических амбиций Китая.

Запуск «Тяньгуна-1» в сентябре 2011 года стал поводом для национальной гордости местных жителей (ссылка на китайском). Студенты Бэйханского университета собрались на аэродроме и размахивали маленькими китайскими флагами, тем самым поздравляя своих соотечественников с великим достижением. В Weibo – китайском Twitter – появились более 500000 новых постов , где пользователи радовались победе (ссылка на китайском).

В 2011 году Конгресс США запретил любое сотрудничество между NASA и Китаем, ссылаясь на проблемы безопасности. Именно поэтому китайские космонавты не могут проводить исследования на Международной космической станции.

Внутри «Небесного дворца»

Космическая лаборатория «Тяньгун-1» составляла лишь одну десятую длины МКС, которая по своему размеру примерно равняется футбольному полю.

Космический аналитик Брайан Харви рассказывал в своей книге «Китай в космосе: первый рывок вперед», что на станции были три компьютера, туалет и устройство для разогрева еды, а также место для обеда. Также он упомянул о рационе китайских космонавтов. В отличие от иностранных коллег, они питаются обычными продуктами. В их меню входят тофу, рис и жареные блюда.

Через два месяца после запуска «Тяньгуна-1» Китай совершил первую беспилотную стыковку со станцией. В последующие два года к ней дважды пристыковывались корабли серии «Шэньчжоу». «Тяньгун-1» посетили первые китайские женщины-космонавты Лю Ян и Ван Япин. Ван провела первую лекцию из космоса, объясняя законы физики в невесомости.

Бесконтрольное возвращение домой

Планировалось, что «Тяньгун-1» вернется на Землю в 2013 году, однако Китай был обеспокоен тем, что не сможет вывести на орбиту преемника станции (Тяньгун-2 был запущен в сентябре 2016 года).

На станции проводились эксперименты по дистанционному зондированию, пока в 2016 году ее не закрыли . В итоге она стала простым космическим мусором. Тогда же Китай заявил, что «Тяньгун-1» упадет на Землю в конце 2017 года . Многие расценили это как подтверждение того, что страна потеряла контроль над станцией. Некоторые любительские спутниковые трекеры предполагают, что это произошло уже как минимум в 2016 году . В мае 2017 года было установлено новое предположительное время падения – октябрь 2017-апрель 2018.

Харви отметил, что изначально лаборатория должна была подняться на орбиту высотой 343 километра . Каждый день она опускалась на два километра.

Космическое агентство Китая утверждало, что большая часть станции сгорит в процессе падения, но все равно был маленький шанс, что в результате падения обломков кто-то мог получить травму . Это произошло лишь один раз : в 1997 году на Лотти Уильямс упал обломок космического мусора, когда она вместе с друзьями шла через парк около 3:30 утра в городе Талса, штат Оклахома. Женщина не пострадала. Куда большая опасность заключалась в том, что кто-то подберет осколок и начнет его изучать. На нем могли остаться следы гидразина – высокотоксичного и коррозионного ракетного топлива .

Специалисты оказались правы в своих прогнозах: 2 апреля в 03:15 по московскому времени станция вошла в плотные слои атмосферы и сгорела над Тихим океаном. Никакого ущерба она не нанесла..

Правообладатель иллюстрации china manned space engineering

Несгоревшие в плотных слоях атмосферы обломки китайской космической станции "Тяньгун-1" ("Небесный дворец") могут упасть на Землю уже в эту пятницу, 30 марта, следует из прогноза Европейского космического агентства (ESA).

Запуск "Тяньгун-1" был важной частью амбициозной космической программы Китая. Станция стала прототипом для конечной китайской космической станции, запуск которой запланирован на 2022 год.

Запуск "Небесного дворца" состоялся 29 сентября 2011 года, а в конце марта 2016 года станция полностью прекратила функционирование.

Сначала ожидалось, что "Тяньгун-1" сгорит в атмосфере Земли в конце 2017 года, однако более поздние прогнозы показывали, что станция прекратит свое существование весной 2018 года.

Ожидается, что большая часть "Тяньгун-1" сгорит при падении в плотных слоях атмосферы, но часть обломков может достигнуть поверхности Земли.

Куда упадут обломки?

В 2016 году Китай подтвердил, что потерял контакт с "Тяньгун-1" и больше не может контролировать ее движение, поэтому точно неизвестно, где она упадет.

В управлении мониторинга космического мусора ESA прогнозируют, что станция снова войдет в атмосферу Земли между 43 градусами северной широты и 43 градусами южной широты - это довольно обширный участок к северу и югу от экватора.

Специалисты Европейского космического агентства считают, что обломки "Тяньгун-1" упадут на землю в период с 30 марта по 2 апреля, но предупреждают, что даты еще могут измениться.

Более точные прогнозы ожидаются ближе к выходным.

Как упадут обломки?

Станция постепенно приближается к Земле.

Скорость ее падения будет постоянно возрастать, в то время, как слои атмосферы, в которую она входит, будут становиться все более плотными, сказал Би-би-си доктор Элиас Аботаниос, заместитель директора Австралийского центра космических исследований (ACSER).

"Когда станция приблизится на 100 км к Земле, она начнет нагреваться", - говорит он.

Это приведет к тому, что большая часть "Тяньгун-1" сгорит. Однако сказать, что от нее останется, сложно, поскольку Китай не раскрыл состав станции, отмечает ученый.

Если станция войдет в атмосферу в ночное время неподалеку от населенного пункта, это можно будет увидеть. По словам Аботаниоса, это будет похоже на вспышку падающего метеорита.

Стоит ли беспокоиться?

Нет. Большая часть 8,5-тонной станции разрушится, когда она будет проходить через плотные слои атмосферы.

Некоторые наиболее плотные детали, такие как топливные баки или ракетные двигатели, могут не сгореть полностью, однако даже если эти объекты упадут на Землю, шансы того, что они могут попасть в людей невелики.

"Наш опыт показывает, что от 20% до 40% исходной массы таких крупных объектов могут сохраниться после прохождения атмосферы, а затем теоретически могут быть найдены на земле", - сказал глава управления мониторинга космического мусора ESA Холгер Краг на недавнем брифинге.

"Однако вероятность получить травму от одного из этих фрагментов крайне мала. Я бы сказал, что вероятность травмирования одним из этих фрагментов сопоставима с шансом оказаться пораженным молнией дважды за один год", - добавил Краг.

Космический мусор всегда падает на землю?

Космический мусор, такой как отработанные спутники и ракеты, нередко падает на землю. Однако большая его часть сгорает в атмосфере или падает в океан, отмечает доктор Аботаниос.

Правда, обычно связь с космическим аппаратом сохраняется и производится его контролируемая посадка.

Для затопления отслуживших свой ресурс космических аппаратов и спутников часто используется акватория в районе океанского полюса недоступности - Точки Немо. Это место в южной части Тихого океана, наиболее удаленное от обитаемой суши.

На океанском дне в этом районе на площади около 1500 кв. км покоятся обломки уже около 260 спутников.

Что такое "Тяньгун-1"?

Китай стал третьим после СССР и США государством, самостоятельно запустившим человека в космос. 15 октября 2003 года корабль "Шэньчжоу-5" вывел на орбиту первого тайконавта Ян Ливэя.

Запуск "Тяньгун-1" в 2011 году стал первым этапом создания китайских пилотируемых орбитальных станций.

К "Тяньгун-1" было осуществлено три экспедиции, две из которых были пилотируемыми. В 2012 году на модуле побывала первая китайская женщина-космонавт Лю Ян.

В конце марта 2016 года "Тяньгун-1" прекратила функционирование, превысив проектный срок службы на 2,5 года. В сентябре того же года на смену "Тяньгун-1" была запущена одномодульная станция "Тяньгун-2".

В 2022 году Китай планирует запустить многомодульную орбитальную станцию, которая должна стать третьей в мире после станций "Мир" и Международной космической станции.