Классификация околоземных орбит. Часть III

Обожаете смотреть фильмы и сериалы в интернете, тогда рекомендую Вам flash player для android скачать, который превратит ваш мобильный телефон в настоящий мультимедийный центр. Обзавестись этой программой Вы сможете на сайте www.androtop.org.


052912 0850 9 Классификация околоземных орбит. Часть III

КА «Ландсат-7». Его основная и единственная миссия — спутниковая съемка земной поверхности.

 

Переводятся на свои орбиты захоронения КА и с других классов орбит. Так, в 2001 г. 19-летний американский «Ландсат» с 705-километровой рабочей орбиты переведен на орбиту ниже 600 км. В 2005 г. два списанных КА 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. ERBS и UARS, пролетавшие до этого 21 г. и 14 лет соответственно, и продолжавшие работать на орбитах ниже 600 км, были «опущены» еще ниже, где время их существования сократилось до 25 лет. Американский военно-морской ИСЗ GFO (из серии «Геосат»), запущенный в 1998 г. для океанографических исследований на орбиту с высотой 800 км, в ноябре 2008 г. переведен на орбиту 455×785 км, с которой войдет в атмосферу не ранее, чем через 25 лет. В июле 2009 г. французский 19-летний ИСЗ SPOT-2 с рабочей орбиты высотой 825 км с помощью 11 маневров переведен на орбиту захоронения 575×795 км, где просуществует пассивно не более 25 лет. То же самое сделали с его предшественником SPOT-1 в ноябре 2003 г. [Monheim et al., 2009].

 

Перемещение отработавшего КА в область «захоронения» уменьшает риски на рабочих орбитах, но увеличивает их на орбитах захоронения. Причиной могут быть не только столкновения, но и взрывы ко из-за «энергетических» остатков на борту (горючего, аккумуляторов и т. д.). И в том и другом случаях следствием могут стать многочисленные осколки, способные пересечь рабочие орбиты. Этому способствует и тенденция роста эксцентриситета, в частности, у средневысоких орбит. Поэтому необходимо при выводе ИСЗ на орбиты захоронения минимизировать начальный эксцентриситет таких орбит и выбирать конфигурацию орбиты захоронения, минимизирующую его рост. Вместе с тем, практикуемое сейчас пассивирование энергетических остатков уменьшает вероятность взрывов на орбитах захоронения. Это особенно актуально для высоких орбит, где взрыв или столкновение могут породить множество осколков, орбиты которых способны эволюционировать далеко за переделы орбиты взрыва. При этом время их существования на высоких орбитах достаточно велико. На ГСО оно может достигать миллионов лет. На рис. 2 [Friesen et al., 1992] показано количественное влияние взрыва на ГСО на образование дополнительных потоков крупных осколков (размером > 10 см) на близких высотах. Аналогичную зависимость (ежегодное приращение плотности потока осколков в зависимости от разности высот) можно распространить и на случай взрыва на орбите захоронения вблизи ГСО. Из рисунка видно, что чем дальше орбита захоронения от начальной, тем меньше фрагментов разрушения, если оно произойдет на орбите захоронения, достигнет начальной орбиты.

 

052912 0850 10 Классификация околоземных орбит. Часть III

Рис. 2. Расчетный поток из 500 осколков размером более 10 см от взрыва КО на высоте ГСО

 

Перевод КА на орбиту захоронения естественно связан с определенными затратами. Во-первых, КА и РН должны иметь соответствующие системы управления двигателем и ориентацией. Во-вторых, для совершения такого маневра необходимо предусмотреть дополнительный объем топлива, а это приходится делать либо за счет уменьшения массы выводимой на орбиту полезной нагрузки, либо за счет уменьшения расхода топлива на операции по основной рабочей программе (например, для корректировки орбиты). При расчете этого дополнительного объема топлива обнаруживается следующая закономерность: чем выше рабочая орбита и, соответственно, орбита захоронения, тем меньше требуется топлива для осуществления маневра с целью изменения высоты орбиты КА на одну и ту же величину. Эта закономерность объясняет и тот факт, что при взрыве на разных высотах разлет осколков взрыва происходит по-разному. На больших высотах образовавшиеся осколки «захватывают» более широкий диапазон новых орбит, чем на низких, при одной и той же мощности взрыва и при тех же начальных скоростях отделения фрагментов.

 

052912 0850 11 Классификация околоземных орбит. Часть III

Рис. 3. Приращение скорости, необходимое для вывода ИСЗ на орбиту захоронения (для трех классов орбит)

 

На рис. 3, подтверждающем эту закономерность, показано для трех типичных классов орбит необходимое изменение скорости кА, требуемое для перевода его на орбиту захоронения, отстоящую от рабочей на указанную на оси абсцисс величину [Orbital___, 1995].

 

В свое время были и другие предложения по проблеме захоронения ИСЗ в конце их активной жизни. Например, отбуксировывать их в так называемые стабильные точки на ГСО, расположенные на 75° в. д. и 105° з. д. Рассматривалась возможность переводить геостационарные ко на геосинхронную орбиту в плоскости Лапласа с наклонением 7,3°, где действия главных возмущений компенсируют друг друга. В результате КО, движущиеся по этой орбите, имеют тренд оставаться на ней, а их относительные скорости составляют всего несколько метров в секунду, т. е. практически не опасны в случае столкновений. Однако у этих вариантов немало и недостатков. Наиболее удовлетворительным со многих точек зрения остается перевод ко на орбиту захоронения в той же экваториальной плоскости вверх или вниз. Показано, что минимальное расстояние орбиты захоронения, обладающей достаточной эффективностью, равно 300 км вверх [Chobotov, 1990; Yoshikawa, 1992].

 

052912 0850 12 Классификация околоземных орбит. Часть III

Вместе с тем перевод геостационарных КО на орбиту захоронения не дает радикального решения проблемы «очищения» ГСО. Он лишь временно снижает «плотность» риска столкновения, а его практическая ценность не так уж высока в виду и без того малой вероятности столкновений на ГСО в настоящее время [Orbital___, 1995]. Тем не менее, оценка «не так уж высока» имеет количественную меру: более 40 взрывов и серьезных (позволивших их обнаружить по анализу позиционных измерений) столкновений на ГСО [Sochilina et al., 1998].

 

052912 0850 13 Классификация околоземных орбит. Часть III

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

 

052912 0850 14 Классификация околоземных орбит. Часть III

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

 

Наиболее интенсивно используемые в настоящее время орбитальные области — самые низкие от 100 до 800 км, орбиты с высотами от 900 до 1000 км и от 1400 до 1500 км; средневысокие в окрестности 20 000 км; высокоэллиптические и, наконец, геостационарная орбита. Гистограмма распределения КО по высотам приведена на рис. 3. и 4.

 

Мониторинг ОКП бывает затруднен не только ввиду многочисленности КО малых размеров и/или большой удаленности большинства из них, плохой отражательной способности и/или фазы освещенности, но и из-за маневров и орбитальных коррекций многих действующих КА. Методы поиска КА после маневра или орбитальной коррекции описаны в статье [Вениаминов, 2010].

 

Приведенная классификация не претендует на полноту и универсальность, да идеальной классификации и не существует. Некоторые классы пересекаются между собой: низкие орбиты и солнечно-синхронные, геосинхронные и геостационарные. Приведенные классы могут не покрывать всего многообразия околоземных орбит, например, в зависимости от того, что в каждом конкретном случае понимается под классом средневысоких орбит или какие орбиты относить к высоким и сверхвысоким.


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


Найти на unnatural: Классификация околоземных орбит Часть
Автор: admin | 29 Май 2012 | 500 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