Космический мусор: каскадный эффект. Часть II

062612 1041 1 Космический мусор: каскадный эффект. Часть II

Многие независимые модели будущей популяции КМ подтверждают, что каскадные столкновения уже происходят на околоземных орбитах [Назаренко, 2010; Kessler, 1991; Kessler, Cour-Palais, 1978; Kessler et al., 1993, 2010; Potter, 1993; Rex, Eichler, 1993; Rossi et al., 1993; Su, 1993; Talent, 1992].

 

Эти модели в своей основе имеют различные методологии, различаются ключевыми исходными данными и параметрами, такими как начальная популяция, количество и распределение осколков, образующихся при взрыве и столкновении. Однако их прогоны дают схожие результаты. Все они предсказывают «более чем линейный» (скажем прямо, экспоненциальный) рост популяции КМ в области низких орбит на следующее столетие.

 

062612 1041 2 Космический мусор: каскадный эффект. Часть II

Рис. 6. частота столкновений с частицами различных размеров на высотах 900…1000 км

 

Еще в 1993 г. Э. Поттер [Potter, 1993] привел свидетельства уже начавшегося каскадного процесса в некоторых областях орбит, в частности, на высотах между 900 и 1000 км. Результаты наблюдений, анализа, расчета и моделирования указывают на значительный рост частоты столкновений в этом диапазоне высот. На рис. 6 в логарифмическом масштабе дано сравнение количества столкновений в год с частицами размером от 1 мм до 1 см в 1990 и 2020 гг.

 

По мнению некоторых экспертов [Назаренко, 2010], каскадный эффект уже начался для малоразмерной фракции. Э. Поттер [Potter, 1993] считает, что для крупных КО каскадный эффект пока не наблюдается, но конструкторы уже вынуждены бронировать КА. Достаточно взглянуть на возвращенные на Землю экспонированные в космосе поверхности, посмотреть историю зарегистрированных столкновений, результаты прогнозирования засоренности космоса и эти опасения становятся убедительными. Практически в каждом номере периодического (ежеквартального) журнала НАСАНациональное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (англ. National Aeronautics and Space Administration) — агентство, принадлежащее федеральному правительству США, подчиняющееся непосредственно вице-президенту США и финансируемое на 100 % из государственного бюджета, ответственное за гражданскую космическую программу страны. Все изображения и видеоматериалы, получаемые НАСА и подразделениями, в том числе с помощью многочисленных телескопов и интерферометров, публикуются как общественное достояние и могут свободно копироваться. «Orbital Debris Quarterly News» публикуются сообщения об очередных столкновениях в космосе.

 

Каскадный процесс столкновений не обязательно будет охватывать полностью все ОКП. Орбитальная область, в которой он начнется, должна отвечать определенным требованиям:

• достаточно высокая плотность КО;

• не очень сильные атмосферные возмущения;

• достаточно высокие скорости столкновений.

 

Смысл второго требования — количество выбывающих из данной области КО не должно снижать плотности потока км в ней. Перечисленные условия обеспечивают достаточно большое число высокоэнергетических столкновений.

 

Коль скоро каскадный процесс столкновений начался, его нельзя остановить снижением частоты запусков новых КА и даже их прекращением, поскольку этот процесс самодостаточен и поддерживает сам себя. Если в орбитальную область, где начался цепной процесс столкновений, прекратить приток новых масс извне, количество столкновений начнет снижаться, но не ранее чем через сотни и тысячи лет. В то же время, несмотря на то, что большинство крупных объектов постепенно разрушатся, и из-за резко возросшего количества осколков, вероятность столкновений действующих КА с км может оказаться очень высокой.

 

После начала каскадного процесса при достижении некоторой критической плотности засоренности ОКП его развитие поддерживается тремя главными факторами: большим количеством образующихся при столкновении осколков (из-за высокой энергии столкновений даже при небольшой массе одного из участвующих в нем КО); высокой скоростью осколков, которая не только квадратично усиливает энергию столкновений, но и позволяет им за короткое время «пронизывать» гигантское пространство, тем самым повышая вероятность столкновения; орбитальной замкнутостью КМ в ОКП, из-за чего продукты разрушения (т. е. «размножившийся» км) в основной своей массе остаются в ОКП, увеличивая вероятность дальнейших столкновений.

 

Некоторые продукты разрушения из-за большого разброса начальных орбитальных параметров могут покинуть окрестность Земли, но такая возможность нарушает замкнутость ОКП лишь теоретически и не может считаться определяющей в рассматриваемом процессе. Тем более что пока эти частицы будут избавляться от земного притяжения, они смогут успеть еще неоднократно столкнуться с КМ или с действующими КА.

 

062612 1041 3 Космический мусор: каскадный эффект. Часть II

Рис. 7. «Автору» каскадного эффекта Дональду Кесслеру вручают награду имени Джерома Ледерера «Пионер космической безопасности» 2008 г. международной ассоциации оценки достижений в области космической безопасности (Don Kessler wins the Jerome Lederer — Space Safety Pioneer Award, 2008)

 

Итак, главной потенциальной опасностью со стороны КМ представляется мрачная перспектива развития каскадного эффекта, который приведет к практической невозможности использования ОКП в исследовательских, хозяйственных, коммерческих, военных и других целях. При этом может сильно пострадать экологическая обстановка на Земле. Возможно, это уже не перспектива, а реальность. Катастрофические столкновения действующих КА CERISE в 1996 г. и «Иридиума-33» с «Космосом-2251» в 2009 г. свидетельствуют о начале «синдрома Кесслера» [Liou, 2011a] (рис. 7).


Расшифровку всех приведенных в статье условных сокращений смотреть здесь: «Исследование ближнего космоса: условные сокращения».


Найти на unnatural: Космический мусор каскадный эффект Часть
Автор: admin | 26 Июнь 2012 | 307 просмотров

Новые статьи:

Оставить комментарий:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100