Распределение космического мусора. Часть I

Сегодня, увидев хорошо одетую девушку, Вы подошли к ней и обратитесь с просьбой рассказать, где она покупает одежду. В ответ модница указала в неопределенном направлении и, гордо подняв свой носик, заявила: “ где-то тут!”. А потом, улыбнувшись, рассказала, что Вы можете обновить свой скучный, пестрящий серыми красками гардероб, если посетите сайт www.youmannequin.com


061212 1819 18 Распределение космического мусора. Часть I

 

В настоящее время КМ разных типов распределен в ОКП крайне неравномерно. Даже в сравнительно населенных полусинхронном поясе и на ГСО средняя плотность только каталогизированных КО в 100 раз ниже, чем в низкоорбитальной области. В других высокоорбитальных областях плотность в 1000 раз ниже. Судя по данным радара «Хэйстэк» о корреляции распределений среднеразмерного и крупного КМ, можно предполагать, что средняя пространственная плотность среднеразмерного КМ, если не в такой же пропорции, то значительно ниже на высоких орбитах, чем на низких. Для геостационарной области плотность КО быстро падает с удалением от ГСО. Плотность потока КО уменьшается почти в 10 раз при удалении от ГСО на 50 км и примерно в 100 раз при удалении на 500 км.

 

Вследствие относительной скудности собранных измерительных данных, значительной и часто непредсказуемой динамики образования и распространения различных потоков КМ, любые оценки общей популяции КО (в том числе и касающиеся распределения КМ) не отличаются высокой достоверностью. С достаточной определенностью можно говорить только о распределении крупного КМ, так как он в значительной степени каталогизирован и по нему накоплено много фактических данных (как в части координатной, так и некоординатной информации). Ниже приводятся гистограммы распределений КО по их параметрам (рис. 1-4).

 

061212 1819 19 Распределение космического мусора. Часть I

Рис. 1. Распределение КО по наклонениям. Общее количество КО 19 377 (2010)

 

061212 1819 20 Распределение космического мусора. Часть I

Рис. 2. Распределение КО по эксцентриситету. Общее количество КО 19 377 (2010)

 

061212 1819 21 Распределение космического мусора. Часть I

Рис. 3. Распределение КО по высоте апогея (в диапазоне высот 100…3000 км). Общее количество КО 19 377 (2010)

 

061212 1819 22 Распределение космического мусора. Часть I

Рис. 4. Распределение КО по высоте апогея в диапазоне высот 3000…40 000 км. Общее количество КО 19 377 (2010)

 

Интересно сравнить, как изменяется распределение со временем. Довольно полное и подробное сравнение распределений каталогизированных КО по различным параметрам за сравнительно протяженный период времени, а также сравнительный анализ каталогов КО СККП России и США дается в [Dicky, 2000, 2003]. Здесь мы приведем обновленные сравнительные данные для каталогов ко за 1999 и за 2010 гг. гистограммы на рис. 5-7 наглядно иллюстрируют изменение распределений КО по высотам и наклонениям орбит за 11 лет. Кривые распределений 2010 г. практически абсолютно мажорируют кривые распределений 1999 г. Исключение составляют лишь незначительные участки на рис. 6 (для орбит в диапазоне 3000…40 000 км).

 

061212 1819 23 Распределение космического мусора. Часть I

Рис. 5. Сравнение распределений каталогизированных КО в диапазоне высот 100.3000 км по высоте апогея орбиты

 

061212 1819 24 Распределение космического мусора. Часть I

Рис. 6. Сравнение распределений каталогизированных КО в диапазоне высот 3000…40 000 км по высоте апогея орбиты

 

061212 1819 25 Распределение космического мусора. Часть I

Рис. 7. Сравнение распределений каталогизированных КО по наклонению

 

061212 1819 26 Распределение космического мусора. Часть I

Рис. 8. Распределение по высотам пространственной плотности каталогизированных КО (данные Аэрокосмической корпорации США). По оси ординат — количество КО в километре кубическом

 

Распределение по высотам пространственной плотности каталогизированных КО приведено на рис. 8 [Ailor, 2008].

 

061212 1819 27 Распределение космического мусора. Часть I

Рис. 9. Распределения пространственной плотности КМ различных размеров по высотам

 

На рис. 9 [Rossi, 2005] показано распределение Км по высотам орбит для трех размеров: крупные КО — более 10 см; среднеразмерный Км — от 1 см до 10 см; мелкий — от 1 мм до 1 см. Эти распределения из двух разных источников довольно хорошо согласуются между собой, особенно в области высот ниже 25 000 км.

 

061212 1819 28 Распределение космического мусора. Часть I

Рис. 10. Распределение по высотам пространственной плотности каталогизированных КО (данные корпорации Kaman Sciences)

 

Есть еще одна кривая (это уже третий источник) для аналогичного распределения [Orbital___, 1995], предоставленная корпорацией Kaman Sciences (рис. 10). Она по своему характеру ближе к кривой Аэрокосмической корпорации США (см. рис. 8).

 

При анализе распределений КМ различных размеров, представленных на рис. 9, по высотам первое, что бросается в глаза — явная корреляция распределений всех трех категорий КМ. Эту корреляцию можно объяснить, по крайней мере, двумя причинами.

 

Первая — мелкий КМ образуется, как правило, в результате разрушения крупных КО, поэтому сохраняет в некоторой степени в первое время после разрушения орбитальные параметры «родительских» КО. Вторая — нижнее (базовое) распределение построено на основе катало- 87 гизированных регулярно наблюдаемых КО, т. е. оно наиболее достоверно. Два верхних распределения (для более мелких КО) — на основе моделей, использующих первое как исходное, опорное, сильно повлиявшее на распределение двух других. Кроме того, были учтены выборочные эпизодические наблюдения мелкого КМ с недостаточной представительностью. Таким образом, верхние два распределения получены с помощью аппарата модельной экстраполяции, причем под влиянием целого ряда допущений (иными словами, домыслов), обычно заменяющих недостающую реальную информацию. Эти допущения естественно выбирались с оглядкой на единственную достоверную информацию, представленную базовой, нижней кривой — второй источник корреляции.

 

061212 1819 29 Распределение космического мусора. Часть I

Рис. 11. Эволюция орбит фрагментов разрушения I/O «Иридиум-33» и «Космос-2251» через шесть месяцев после столкновения

 

Однако, несмотря на корреляцию, два верхних распределения имеют значительно более размытые (по сравнению с нижним) экстремумы. Это, скорее всего, объясняется тем, что после разрушений крупных КО (их больше происходит в районе максимумов, т. е. уплотнений популяции КМ) орбиты образовавшихся мелких фрагментов, вследствие большого разброса начальных векторов скоростей имеют также большой разброс параметров, часто сильно отличающихся от параметров «материнской» орбиты. Тороид, охватывающий орбиты фрагментов, со временем будет расширяться (рис. 11). Соответственно, со временем станут еще больше расплываться и области максимумов распределений.


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


Найти на unnatural: Распределение космического мусора Часть
Автор: admin | 12 Июнь 2012 | 285 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