«Гравитация»: почему обломки спутника не могли возвращаться каждые 90 минут

Весь темп фильма «Гравитация» держится на одной короткой фразе Мэтта Ковальски. У героев есть 90 минут, говорит он, прежде чем облако обломков сделает полный виток вокруг Земли и снова обрушится на них. Часы буквально начинают тикать — зритель считает минуты вместе с персонажами, зная точный дедлайн новой атаки.

Проблема в том, что этот аккуратный таймер построен на физике, которая работает наоборот.

Цифра верна, а логика — нет

Начнём с хорошей новости для сценаристов: сама цифра 90 минут не взята с потолка. Независимый академический разбор физики фильма, сделанный исследователем из UCLA, прямо относит орбитальный период около 90 минут для высоты порядка 560 километров — именно там, где находится телескоп Хаббл — к списку вещей, которые «Гравитация» показала правильно. Это реальное время одного витка вокруг планеты для объекта на такой высоте.

А вот дальше начинается подмена понятий. Чтобы облако обломков угрожало героям с идеальной регулярностью раз в 90 минут, оно должно находиться строго на той же орбите, что и они, и двигаться точно в противоположном направлении. Только тогда встреча будет происходить предсказуемо, на каждом обороте.

Но у орбитальной механики есть жёсткое правило: скорость объекта на орбите однозначно связана с высотой этой орбиты. Если что-то умудряется обгонять героев снова и снова с фиксированной периодичностью, по законам физики это означает, что объект находится на другой высоте — а не на «той же самой» орбите, как показано в кино.

Почему облако не может остаться компактным

Здесь стоит разобраться, что вообще происходит с обломками в момент взрыва спутника. Орбитальная механика говорит однозначно: период и форма орбиты объекта не меняются сами по себе, без внешнего воздействия. Но взрыв или столкновение — это и есть такое воздействие, причём далеко не аккуратное.

Каждый отдельный осколок разлетающегося спутника получает свой собственный импульс — разный по силе и направлению. В результате у каждого фрагмента формируется собственный, слегка отличающийся от соседей эксцентриситет орбиты и своя большая полуось. Компактное «облако», которое можно было бы наблюдать в первую секунду после взрыва, начинает растягиваться в широкий, неровный эллипс буквально с первых витков вокруг планеты.

Дальше эффект только нарастает. Разные фрагменты с чуть разными орбитальными параметрами постепенно расходятся во времени — один осколок обгоняет другой, третий отстаёт, а четвёртый вообще уходит на заметно более высокую или низкую траекторию. Через несколько витков от единого плотного облака, способного синхронно вернуться в одну точку, не остаётся и следа.

Независимое обсуждение на форуме AnandTech приходит к тому же выводу простыми словами: по мере движения дальше обломки продолжают сталкиваться с другими объектами на противоположной стороне планеты, но и всё остальное вокруг тоже находится в постоянном движении по своим орбитам. Космический мусор физически не может «возвращаться» с точностью часового механизма раз в 90 минут — слишком много переменных меняется одновременно.

Некоторые зрители предлагают более снисходительную трактовку: возможно, в фильме подразумевалось не одно облако, а несколько разных, каждое от своего поражённого спутника, и каждое из них добирается до героев примерно раз в 90 минут просто в силу совпадения. Такое прочтение снимает часть претензий, но в самом фильме это никак не проговаривается — зрителю просто показывают одну и ту же надвигающуюся угрозу.

Стоит признать: сама идея, положенная в основу сюжета, не выдумана из воздуха. Синдром Кесслера — реальная теория, предложенная учёным NASA Дональдом Кесслером ещё в 1978 году, о том, как столкновения на орбите способны запустить цепную реакцию обломков. Китай и США действительно проводили испытания по уничтожению спутников ракетами в 2007 и 2008 годах, оставив после себя тысячи реальных обломков. Проблема «Гравитации» не в идее, а в том, как аккуратно и предсказуемо эта идея была упакована в удобный сюжетный таймер — даже самые придирчивые критики фильма, включая астрофизика Нила Деграсса Тайсона, разбиравшего картину по кадрам в серии твитов, в итоге признавались, что кино им всё равно понравилось.