О Боже, Дин Винчестер снова попал… но уже не в ад, в чистилище! Хотите узнать, как наш герой выпутается из этой пренеприятнейшей ситуации и надерет задницы тварям из преисподней, тогда смотрите прямо сейчас самый очешуенный сериал в мире — Сверхъестественное 8 сезон.
Увидеть новые серии вашего любимого сериала Вы сможете только, если прямо сейчас посетите сайт supernatural-word.ru!

Анализ распределения КМ по различным параметрам приводит к следующим выводам.

Рис. 12. Каталогизированные космические объекты

Рис. 13. Космические объекты вместе с геостационарным кольцом. Вид с Северного полюса

Рис. 14. «Срез» каталога КО на фоне Земли

Крупный КМ достаточно хорошо описан в каталогах КО обеих СККП и в архивах результатов независимых от СККП наблюдений, поэтому о его распределениях можно говорить с наибольшей достоверностью. Общая картина пространственного распределения крупного КМ наглядно и с высокой достоверностью характеризуется рис. 12-14, представляющими собой временные срезы реального каталога в разных ракурсах.

Из гистограмм на рис. 3 и 4 следует, что явная концентрация КМ наблюдается на высотах ниже 2000 км, на 20 000 км и в геостационарном кольце. Причем ниже 2000 км распределение очень неравномерное: явные максимумы плотности наблюдаются на высотах от 900 до 1000 км и от 1400 до 1500 км. Значительной плотностью засоренности характеризуются также высоты от 700 до 900 км, от 1000 до 1200 км и от 1500 до 1600 км. Что касается состава КМ, то на этих высотах обращаются в основном осколки разрушений, случившиеся между 2000 и 18 000 км, сопутствующие выводу и функционированию космических аппаратов, а выше — отработавшие КА, РН и их крупные фрагменты.

Из рис. 1 видно, что большинство орбит, кроме ГСО, имеют сравнительно большие наклонения. Различие в наклонениях приводит к асимметричному распределению КО по широте. Например, орбиты с низкими наклонениями как бы «оттягивают» на себя КО из довольно переполненных высокоширотных областей.

Строго полярных орбит мало, поэтому над полюсами Земли плотность КО низка. Некоторое повышение плотности наблюдается на наклонениях 63…65°. Эту нишу заполняют высокоэллиптические орбиты аппаратов типа «Молния» и сопутствующий им КМ. Полусинхронные орбиты поделены между Россией и США. Орбиты американских КА имеют наклонение 55°, а российских — 65°.

Самая переполненная орбита — ГСО. Для сохранения выделенной КА долготы точки его стояния (если он функционирующий) осуществляются периодические коррекции орбиты, которые также поддерживают значение наклонения орбиты близким к нулю. Если этого не делать, то случится то же, что происходит с отработавшими (пассивными) КА (не переведенными на орбиту захоронения) или с фрагментами их разрушения и сопутствующим КМ. Орбитальная плоскость таких КО под воздействием несферичности Земли и возмущений от Луны и Солнца будет совершать колебания относительно плоскости Лапласа (наклоненной к экватору на 7,3°) с амплитудой около 15° и периодом 53 года [Сочилина, 1984a, б].

Кроме того, ввиду эллиптичности земного экватора пассивные КО на ГСО подвержены дрейфу вдоль нее и колебаниям относительно ближайшей стабильной точки (либо 75° в. д., либо 105° з. д.) с периодом два года. Под действием всех этих факторов КМ в геостационарном кольце имеет значительный разброс наклонений орбит (±15° и даже больше из-за разброса начальных скоростей осколков разрушения) и долгот их пересечения с экваториальной плоскостью.

Популяция среднеразмерного КМ изучена гораздо хуже, чем популяция крупного (каталогизированного). Доля некаталогизированных КО возрастает с ростом высоты даже в низкоорбитальной области. Оценки характеристик среднеразмерного КМ получены модельной экстраполяцией сравнительно небольшого объема измерений его представителей на низких высотах и сравнительно высоких наклонениях преимущественно наземными СН в режимах выборочного зондирования.

Экстраполяция — достаточно широко распространенный прием получения значений характеристик КМ в недоступной измерениям области. Но она оправдана лишь, когда с требуемой точностью выяснены истинные закономерности и связи между значениями характеристик в области с достаточным объемом их измерений и в интересующей нас области, слишком бедной измерениями (если они вообще есть). Другой вариант — модель, с помощью которой осуществляется экстраполяция, хорошо и своевременно откалибрована (т. е. с учетом возможной динамики этих закономерностей и связей).

В первом приближении можно допустить, что среднеразмерный КМ находится на тех же орбитах, что и породившие его крупные КО в результате их разрушения (включая деградацию). Но среднеразмерный КМ, порожденный разными категориями крупных КО, имеет разные начальные характеристики и ведет себя по-разному. Взрыв баков РН с остатками топлива в них может породить множество осколков с большим разбросом начальных векторов скоростей. Дальнейшая динамика параметров их орбит будет сильно отличаться от динамики орбит КМ, возникающего в результате «возрастной» деградации поверхности КО, или продуктов работы твердотопливных двигателей. Происхождение среднеразмерного КМ — самое темное место. О нем можно только догадываться по косвенным признакам. Даже эпизодические выборочные измерения этой категории показывают, что его количество значительно большее чем крупных КО. Оно не может быть исчерпано только сопутствующими миссиям объектами и фрагментами известных взрывов и столкновений. Остается предполагать, что большинство такого КМ — продукты незарегистрированных разрушений крупных КО.

Динамика характеристик популяции среднеразмерного КМ отличается от таковой крупного КМ еще и ввиду различного действия возмущающих сил на объекты с разными размерами, массой и формой поверхности. Среднеразмерный КМ обычно характеризуется большим отношением площади поперечного сечения к массе и, следовательно, больше подвержен воздействию атмосферного торможения.

Большое количество среднеразмерного КМ образуется в результате катастрофических разрушений, с огромным разбросом начальных скоростей мелких осколков (гораздо большим, чем у крупных обломков). Поэтому они выходят на орбиты с большим разбросом высот, наклонений и эксцентриситетов [Johnson, 1985].

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

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

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).

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

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

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

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).

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

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

Рис. 7. Сравнение распределений каталогизированных КО по наклонению

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].

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.

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.

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».

Всю необходимую Вам информацию по теме реорганизация зао в ООО/ОАО Вы точно сможете найти в современных пособиях па экономике, но зачем тратить свое драгоценное время, когда все ответы на интересующий Вас вопрос уже в доступной форме изложены на сайте www.lc-services.ru!

Несмотря на то, что фрагменты разрушений количественно превосходят все типы КМ, на цельные (не разрушенные) КА и РН приходится наибольшая доля суммарной площади поперечного сечения и массы КМ, т. е. это наиболее опасные КО. Потенциальные столкновения с ними имеют наибольшую вероятность, а последствия столкновений не идут ни в какое сравнение со всеми остальными: образуется гигантское количество обломков и осколков самых различных размеров и масс, постепенно охватывающих широкий, непрерывно расширяющийся спектр орбит. Причем большое количество крупных обломков способно к дальнейшим катастрофическим столкновениям. Иными словами, отработавшие КА и РН, особенно на высоких орбитах, сильно увеличивают долгосрочный потенциал столкновений.

Чем больше суммарная площадь поперечного (вектору набегающего потока КМ) сечения некоторой популяции КМ, тем больше вероятность столкновений с ее составляющими. С другой стороны, сечение большой площади является хорошим фильтром (уловителем, очистителем) для самого мелкого мусора. Разумеется, при условии, что столкновение с ним не образует нового КМ, что вполне реально с учетом возможных огромных скоростей столкновений. Этот вопрос требует более углубленного изучения.

КА может взорваться и в процессе функционирования, и по завершении активного существования. Причины самые разнообразные. Это взрывы баков с компонентами топлива и баллонов со сжатым газом, неполадки в двигателях, короткое замыкание батарей аккумуляторов, случайно возникающие высокие угловые скорости вращения КА, прочие нарушения в структурах и компонентах, а также намеренные подрывы. Взрывы РН по большей части обусловлены наличием остатков горючего и окислителя в баках после выполнения РН своей миссии. Взрыв происходит в результате неконтролируемого смешивания горючего и окислителя либо под воздействием физических факторов (повышенное давление, например, из-за перегрева бака или неисправности клапана сброса давления).

На рис. 9 показано распределение каталогизированных КО по различным государствам и группам государств по состоянию на 6 июля 2011 г. Диаграмма построена по данным каталога КО СККП США [Satellite___,2011b]. Общее количество каталогизированных КО на эту дату составляло 16 094 КО, 95 % которого КМ.

Рис. 9. КО, принадлежащие различным странам (по состоянию на 6 июля 2011 г.)

Есть еще одна категория КМ, о которой говорилось выше — продукты деградации, старения поверхности КО. Размер его фрагментов может значительно колебаться. Это могут быть и мельчайшие частицы краски, абляционного покрытия, используемые для терморегуляции КА и РН, постепенно отслаивающиеся под воздействием атмосферы (даже сильно разреженной), солнечной радиации, ударов пылинок КМ. Отваливаются и относительно крупные элементы: плитки термозащитного слоя, фрагменты бронезащитных щитов, солнечных панелей. Зачастую размеры их таковы, что они могут наблюдаться и наземными средствами. Например, в 1993 г. с поверхности действующего ИСЗ COBE (Cosmic Background Explorer) отделилось более 40 объектов, обнаруженных и сопровождавшихся средствами американской СККП. Скорее всего, это были сегменты термозащитного одеяла, оторвавшиеся в результате температурных перепадов [Orbital., 1995].

В заключение, на основе анализа всей доступной информации сделаем обобщающий вывод, который может оказаться полезным при построении моделей прогноза засоренности ОКП. Состав и количество КМ постоянно изменяется. Можно выделить три его составляющие: компонента А — короткоживущая популяция, обращающаяся близко к плотным слоям атмосферы, которую ожидает сгорание в атмосфере в ближайшее время; компонента В — долгоживущая популяция, т. е. КМ на значительных высотах, которая очень нескоро достигнет плотных слоев атмосферы; компонента С — «молодой» КМ, образующийся в результате текущих запусков ИСЗ, взрывов и столкновений КО, деградации их поверхности и т. п. Компонента С (точнее, мета-компонента) — источник постоянного пополнения компонент А и В. За счет сокращения компоненты А происходит постоянное очищение ОКП от мусора, однако ее убывание не компенсирует рост общей популяции за счет компоненты С. В среднем два-три каталогизированных КО ежедневно входят в плотные слои атмосферы и, как правило, сгорают. Однако темп появления новых КО из различных источников заметно выше. Последнее хорошо видно из рис. 2 и подтверждается сделанным моделью НАСА LEGEND [Liou, 2010] прогнозом роста на ближайшие 100 лет количества столкновений крупных КО (более 10 см) в области низких орбит.

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

Хотите провести незабываемый вечер с вашей возлюбленной в доме вашей мечты? Тогда Вы можете потратить уйму времени на поиск бъявления со словами “аренда коттеджей на сутки” или, не тратя ни секунды, посетить сайт www.dom-v-arendy.ru, где сможете в два щелчка мыши арендовать коттедж или, если пожелаете, целую турбазу!

Рис. 3. Каталогизированные космические объекты

Рис. 4. Космические объекты вместе с геостационарным кольцом. Вид с Северного полюса

Рис. 5. «Срез» каталога КО на фоне Земли

На рис. 3-5 [IADC_, 2006] наглядно, в разных масштабах и ракурсах представлена общая картина современного техногенного засорения ОКП, построенная на основе данных каталога КО СККП США, рис. 5а [AIAA_, 2011] демонстрирует явный «прогресс» в засорении ОКП за 30 лет с 1981 г. по 2011 г. КМ, который приведен на этих рисунках, это лишь очень скромная надводная часть «айсберга».

Рис. 5a. «Срезы» каталогов с интервалом 30 лет

Примерная классификация техногенных космических объектов в околоземном пространстве представлена на рис. 1. Здесь дадим ее краткий обзор.

К функциональным КА, в соответствии с данным во введении определением, будем относить:

• автоматические КА, управляемые с Земли и имеющие определенное, как правило, узкое целевое назначение, и пилотируемые космические корабли;

• временно не функционирующие на данный момент времени резервные КА, находящиеся на орбитах в режиме ожидания;

• пассивные, но функционально полезные КО, например, калибровочные сферы или диполи типа «Пион», ODERACS, орбитальные платформы с уголковыми отражателями и другими настроечными или эталонными устройствами и т. п.

Последнюю категорию точнее было бы назвать «Функциональные КО» (а не КА). Они составляют приблизительно 1/4…1/5 от общего числа КА, находящихся на орбитах (количество тех и других постоянно меняется вследствие запуска новых ИСЗ, схода с орбит и перехода каких-то из одной категории в другую), и всего лишь порядка 5 % от общего числа каталогизированных КО.

Функциональные КО отличаются большим разнообразием размеров, форм, покрытий, определяющих отражательные свойства объекта, орбит функционирования (консервации или ожидания, если это резервные КА) и, конечно же, назначения. Последнее определяет все остальное.

Значительно более обширную популяцию (приблизительно в 4…5 раз) составляют КА, утратившие функциональность (вследствие неустранимой неисправности или полного расхода рабочего ресурса). Таким образом, действующие КА со временем пополняют популяцию КМ. На 5 января 2011 г. общее их число (функциональных и нефункциональных), каталогизированное СККП США, составляло 3380 [Satellite___, 2011а].

Некоторые расхождения в количестве каталогизированных КА могут объясняться тем, что в публикуемые и обмениваемые каталоги КО НАСА не включают аппараты военного назначения.

Рис. 6. Наноспутник GeneSat-1

КА сильно разнятся своими размерами и массой. С одной стороны, это многотонные конструкции, такие как МКС, ОС «Мир» (135 т), «Салют-7» (43 т). С другой стороны, в конструировании космической техники давно уже наметилась тенденция к миниатюризации. Например, в 2006 г. США был запущен, а в августе 2010 г. вошел в плотные слои атмосферы пятикилограммовый наноспутник GeneSat 1 с размерами 10x10x35 см. Он предназначался для изучения влияния микрогравитации на биологические культуры (рис. 2.2.6) [Reentry…, 2010].

Рис. 7. Наноспутник «Швейцарский кубик»

В сентябре 2009 г. Швейцария запустила свой первый ИСЗ с помощью РН Polar Express с индийского полигона. Этот наноспутник под названием «Швейцарский кубик» (рис. 7), изготовленный в Федеральной политехнической школе в Лозанне и предназначенный для изучения ночных атмосферных свечений, имел массу всего 820 г. [Space…, 2010]. К настоящему времени микроспутники есть у США, России, ЕКА, Китая, Франции, Израиля, Великобритании, Индии, Канады, Швейцарии, Турции. В разд. 1 уже говорилось, что в США даже разрабатывается специальная параллельная микро СККП космического базирования (рис. 8), состоящая из наноспутников [US…, 2010].

Рис. 8. Так будет выглядеть микро система контроля космического пространства будущего

К категории крупных КО (обычно более крупных, чем функциональные) относятся ракеты-носители. Если после вывода НОКО на орбите остается лишь одна ступень, то после запуска ВОКО на орбитах могут оказаться и три ступени. Самые крупные первые ступени РН обычно вскоре входят в атмосферу и либо сгорают, либо их крупные обломки падают на Землю. Последние ступени РН могут долго находиться на орбитах.

В процессе запуска, вывода на орбиту, активации и функционирования КА высвобождается множество временных и вспомогательных технологических придатков, уже сыгравших свою роль и более не нужных для дальнейшего активного существования КА. Это заглушки, крышки для линз, временный крепеж, пиротехника, взрывные болты, защитное покрытие кабелей, элементы арматуры, страховочные стяжки (крепления безопасности) солнечных панелей и других раскрывающихся в космосе элементов конструкции и т. п.

Во время пилотируемого полета КК на борту накапливается всякого рода мусор, в том числе и продукты жизнедеятельности экипажа. Все это, во всяком случае раньше, выбрасывалось в открытый космос. И если в последнее время к этому стали относиться более ответственно (контейнеры с бортовым мусором стали возвращать на Землю), то космонавты, работая в открытом космосе, бывает теряют или роняют инструменты, перчатки и даже целые сумки с инструментами, пополняя популяцию КМ.

Довольно много операционных отходов образуется в процессе активного полета КА. В течение первых восьми лет работы орбитальной станции (ОС) «Мир» от нее было отделено более 200 только крупных элементов, которые удалось обнаружить наземными наблюдательными средствами и каталогизировать [Orbital___, 1995]. Опять-таки это только видимая и зарегистрированная часть «айсберга».

Значительную популяцию, широко представленную в ОКП, составляют фрагменты разрушений КО в результате взрывов и столкновений. В нее сейчас входит около 60 % каталогизированных КО и, возможно, большая доля не каталогизированных. Эта популяция охватывает широкий диапазон размеров. При разрушении, особенно при столкновении, образуется, кроме крупных обломков, очень много мелкого КМ, количество которого подсчитать не удается.

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

Всем тем, кто только что съехал от родителей и уже начал обустраивать свою новую квартиру я бы хотел посоветовать приобрести варочную поверхность на сайте http://qp.ua/hobs, которая позволит подогреть, разогреть, а при должном умении даже приготовить любой кулинарный шедевр!

С начала космической эры было выполнено около 5000 запусков, в результате чего в ОКП было выведено порядка 30 000 крупных (более 10 см) КО. На 1 октября 2009 г. зарегистрировано около 33 500 объектов [Рыхлова, Бахтигараев, 2010].) Из них более двух третей все еще остаются на орбитах и контролируются средствами наблюдения.

И американская, и российская СККП ведут динамические каталоги крупных КО. Лишь порядка 5 % последних составляют действующие КА. Их сейчас порядка 800.850. Для сравнения, в 1992 г. их было около 400, т. е. наблюдается явный прогресс в освоении космоса. Остальные 95 % — крупный КМ с массой 300 г — 20 т. Его суммарная масса превышает 10 000 т. На рис. 1 представлена классификация КО в ОКП.

Рис. 1. Классификация космических объектов (в ОКП)

В 2010-2011 гг. на околоземных орбитах штатными средствами наблюдения контролировалось более 20 000 КО, из которых каталогизировано ~17 500 (официальный каталог СККП США) размером более 10 см. Из них 75 объектов размером свыше 1 м около 4500 (модель MASTER-2001, ЕКА). (В США ведется также каталог, содержащий более 100 000 КО. Но в него входят и более мелкие КО.) Для сравнения, в 2006 г. в каталоге СККП США было 9000 КО общей массой 5 000 000 кг [Liou, Johnson, 2006a].

ЕКА приводит свои количественные оценки околоземных популяций КО размером более 5 см [Olmedo et al., 2009]:

НОКО (Н_а < 2000 км) — 21 484

КО на средневысоких орбитах (среднее движение более 1,5 и менее 2,5 вит/сут) — 1392

КО на геосинхронных орбитах (Н_n > 34 000 км, Н_а < 38 000 км) — 7964

КО на прочих орбитах — 12 773

Всего: КО размером более 5 см — 43 837

Эти данные используются как исходные для моделирования засоренности ОКП, проводимого в ЕКА.

Кроме этих, в основном, каталогизированных и регулярно наблюдаемых КО, в ОКП находится огромное количество мелких (но не менее опасных), как правило, не видимых радиолокационными и оптическими средствами частиц — порядка 500 000 размером 1…10 см (модель MASTER-2001, ЕКА) и десятки миллионов размером 0,1…1 см. Количество еще более мелких частиц в ОКП исчисляется уже миллиардами и триллионами [Report…, 1989; Space…, 2010]. Расчетные данные показывают, что популяция КО размером от 5 мм до 1 см составляет около 80 % от общего количества частиц размером более 5 мм [Liou, 2011b]. С этой «мелочью» приходится считаться, так как ее опасность определяется не столько размерами, сколько скоростью.

Результаты исследований специалистов России, США, Франции, Германии, Японии свидетельствуют о прогрессивном характере процесса засорения космоса. В настоящее время наиболее засорены высоты 800, 1000 и 1500 км и, с учетом ее малой рабочей емкости, геостационарная орбита. Причем это орбиты, наиболее интенсивно используемые для размещения КА.

Рис. 2. История изменения количества КО в ОКП

Изменение состояния техногенной засоренности ОКП с начала космической эры и до настоящего времени (в части крупных, каталогизированных КО) иллюстрируется рис. 2 [Monthly., 2011]. Диаграмма построена по данным каталога КО СККП США на январь 2011 г. Резкий скачок в количестве обнаруженных и каталогизированных КО, приходящийся на 2007 г., вызван взрывом китайского КА «Фенгюн». Кривая 1 (сверху) представляет общее количество КО в каталоге; кривая 2 — количество образовавшихся фрагментов в результате взрывов и других разрушений; кривая 3 — количество КА и КК (как действующих, так и прекративших активное существование); кривая 4 — КМ, сопутствующий запускам и функционированию КА; кривая 5 — количество ракет-носителей.

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

В своем желании оживить экран вашего ноутбука, Вы раз за разом вбивали в поисковую строку Яндекса: “скачать картинки природа”, но каждый раз попадали на сайты сомнительного содержания! Не стоит расстраиваться и падать духом! Я советую Вам прямо сейчас посетить сайт www.nastol.com.ua, где Вы найдете огромное количество потрясающих обоев для рабочего стола вашего компьютера!

Инженерная модель НАСА ORDEM2000 позволила выявить и каталогизировать более 200 000 единиц космического мусора. Результаты работы этой модели Вы можете видеть на рисунке сверху, где белыми точками изображен космический мусор

Основная рабочая инженерная модель НАСА ORDEM2000 в 2010 г. претерпела существенную модернизацию и была заменена последней версией ORDEM2010, которая, впервые включила моделирование популяции геосинхронного КМ размером 10 см и крупнее. Однако с ее помощью моделируется и очень мелкий КМ — например, в диапазоне 10 мкм — 1 мм, а также в сантиметровом диапазоне [2011; Krisko, 2011a; Xu et al., 2010].

опорными для моделирования популяции геосинхронных ко принимаются измерения телескопов, а для моделирования низкоорбитального КМ — радиолокационные измерения (СККП США, «Хэйстэк», ХЭКС).

Ключевым нововведением в версии модели ORDEM2010 считается структура входных файлов ежегодных популяций КМ с 1995 по 2035 г. размером 10 мкм — 1 м от низких орбит до геосинхронных. Основными измерительными данными, учитываемыми при моделировании популяции КМ микронного размера, служат зарегистрированные in-situ кратеры и эрозии от сверхскоростных ударов, выявленные в послеполетном анализе возвращенных на Землю экспонированных в космосе поверхностей [Krisko, 2009, 2010, 2011a; Xu et al., 2011]. Сравнение последних версий этих моделей — ORDEM2010 и MASTER2009 — достаточно подробно проведено в [Flegel et al., 2010].

В них за основу берется текущее состояние засоренности ОКП, затем добавляются и исключаются некоторые потоки КМ с учетом взрывов, столкновений, сгорания КМ в атмосфере, мусора, сопутствующего запускам и функционированию и т. п., прогнозируются орбиты этих КО. В результате получаем статистическую картину засоренности в будущем с множеством координатных и некоординатных характеристик, включая даже плотность материала КМ (как, например, в ORDEM2010).

В современных моделях прогноза засоренности важным компонентом представляется так называемая модель трафика, предсказывающая частоту и характер будущих космических миссий и их влияние на характеристики популяций КМ. Трафик учитывает все типы выводимых на орбиты КО, размер, массу, параметры их орбит, ожидаемые орбитальные маневры и коррекции, переводы на орбиты захоронения, возможные причины взрывов (остатки топлива на борту, баллоны со сжатым газом, наличие аккумуляторных батарей и других энергетических ресурсов).

Хорошая модель трафика должна позволять для разных сценариев развития космических программ оценить эффективность предлагаемых мер по предотвращению дальнейшего техногенного засорения космоса. Здесь нельзя обойтись без учета национальных, международных, частных, межкорпоративных и прочих программ космической деятельности, которые ожидают нас в будущем. Предвидеть их особенно на далекое будущее — дело очень ненадежное: слишком много факторов, отличающихся существенной неопределенностью, могут повлиять на формирование и, главное, реализацию этих программ.

Модель разрушения КО (в результате взрыва, столкновения, «старения» последнего), используя по возможности более объективное физико-математическое описание процесса (своего для каждой причины разрушения), должна представить соответствующую картину разлета осколков с указанием всех параметров для каждого фрагмента или статистически в виде распределений координатных и массогабаритных параметров. Входной информацией для модели должны служить вид и энергетические характеристики причины разрушения. Ею, в частности, может быть комбинация столкновения с последующим взрывом, как, например, при испытании кинетического оружия или столкновении РН, с остатками топлива на борту, с крупным обломком. Одна из известных моделей разрушения, используемых НАСА, применялась при апостериорном моделировании и исследовании взрыва ступени американской РН «Титан IIIC Транстэйдж» в 1992 г. [Hanada, Matney, 2002]. Она была радикально обновлена в 1998 г. и в последующие годы продолжала совершенствоваться [Krisko, 2011b]. Ее характеристики приведены в [Johnson et al., 2001].

Вместе с тем существующие модели разрушений весьма далеки от совершенных. Во-первых, не существует типичного разлета фрагментов ни по количеству, ни по направлению (которое можно было бы положить в основу модели), что связано с большим разнообразием причин и конкретных реализаций взрывов, условий и особенностей столкновений. Невозможно предсказать, столкнутся ли крупные КО лоб в лоб или только коснутся друг друга, тогда как результаты в первом и втором случаях будут абсолютно различными. Характер фрагментации, количество и картина разлета осколков существенно зависят от размеров и массы сталкивающихся КО, взаимного положения векторов их скоростей в пространстве, материалов конструкции, конкретных точек соударения и т. д. Во-вторых, исследователям доступно очень мало данных о конкретных взрывах и столкновениях именно в космосе, а не в лабораторных условиях. Эти данные можно использовать для изучения и большей конкретизации характера процессов взрыва и столкновения, а также калибровки соответствующих моделей.

Можно было бы построить теоретическую классификацию столкновений и взрывов и опираться на полученные распределения, но этот путь упирается в малое количество реальных данных для калибровки. Взрывы и столкновения в космосе удается регистрировать не так уж часто (гораздо чаще их просто не замечают СН), а если уж с этим повезет, то нужно отследить и детально, пофрагментно измерить с самого начального момента разрушения все параметры, чтобы получить удовлетворительный комплект данных. Сделать это в естественных условиях совсем не просто.

Проводились наземные опытные взрывы специально для определения распределения масс и скоростей фрагментов [Fucke, 1993]. Однако в лабораторных условиях невозможно воспроизвести точно «космическую» ситуацию. В США в 1992 г. довольно полные данные о характере разрушения были получены Агентством ядерной безопасности в лабораторном эксперименте, в котором снарядом массой 150 г на скорости 6 км/с обстреливалась натурная модель целого ИСЗ и его частей [Hogg et al., 1993]. Но скорости КО в космосе, тем более относительные, могут колебаться в очень широком диапазоне — от нуля до 15 км/с и выше, не говоря уже о ракурсах столкновения.

Проводились и преднамеренные столкновения в космосе, например, Р-78 и D-180 в 1986 г. на высоте 192 км [Orbital…, 1995; Portree, Loftus, 1999], но при этом не было получено сколько-нибудь значимой информации о мелких, неотслеживаемых фрагментах.

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

На первый взгляд орбита нашей планеты кажется оплотом чистоты и спокойствия, однако специалисты НАСА сравнивают ее с эпицентром гигантского торнадо-убийцы, в чреве которого движутся на огромных скоростях сотни тонн космического мусора

Довольно простые ранние модели, применявшиеся для прогнозирования будущей засоренной среды [Kessler, Cour-Palais, 1978; Kessler, 1981a; Orbital., 1995; Su, Kessler, 1985], строились на основе моделей первого класса (текущей засоренности ОКП), включали модели взрывов и разрушений и модели сопротивления атмосферы. они оказались на редкость удачными: строившиеся для предсказания параметров космической среды в 1980-е гг., они успешно использовались для того же в 1990-х гг.

В настоящее время применяются более сложные модели, сочетающие в себе так называемую модель трафика (плотности движения КО) и модели разрушений и прогнозирования положения КО. В настоящее время используются постоянно совершенствуемые модели: разработанная Робертом Рейнолдсом (первая версия построена в 1986 г.) эволюционная модель НАСА EVOLVE [Johnson et al., 2000; Krisko, 2000; Reynolds, 1993; Reynolds et al., 1998]; эволюционная модель, разработанная Питером Эйхлером в Брауншвейгском университете, CHAIN [Rex, Eichler, 1993]; модель А. И. Назаренко [Назаренко, 2010; Nazarenko, 2009a; Space., 2002].

Первая представляет среду как совокупность космических систем и КМ, каждый элемент которой характеризуется своей орбитой, массой, площадью поперечного сечения и прочими характеристиками. В качестве исходных данных используется запись запусков (КА, РН, операционных элементов), модель трафика для будущих запусков, модель разрушений для определения распределений характеристик фрагментов, образующихся в результате взрывов и столкновений. Модель движения учитывает сопротивление атмосферы, возмущения от сжатия Земли (J₂), лунно-солнечные возмущения для высокоэллиптических орбит. Однако EVOLVE требует слишком много компьютерного времени и большого объема памяти, поэтому ее не используют для прогноза эволюции засоренности ОКП на очень отдаленную перспективу (столетия и тысячелетия), где непременно требуется учитывать и каскадный эффект.

Поэтому Питером Эйхлером был предложен другой подход («частица в ящике»), воплощенный им в модели CHAIN, специально предназначенной для самого долгосрочного исследования эволюции техногенного засорения ОКП и развития цепной реакции столкновений в космосе. Среда рассматривается как случайный набор элементов в дискретных группах размеров КМ и высот. Точные модели трафика, разрушений, прогнозирования движения КО, в отличие от модели EVOLVE, используются лишь однократно в цикле для расчета коэффициентов изменения параметров и аппроксимирующих функций. Благодаря этому расход компьютерного времени сократился на три порядка. Эта модель используется и в НАСА.

У каждой из этих моделей есть свои достоинства и недостатки. EVOLVE работает медленно, но может в явном виде моделировать и учитывать практически все условия, влияющие на эволюцию среды, и вполне хороша для прогноза изменения среды на десятки и сотни лет. CHAIN работает быстро и дает картину эволюции среды на сотни лет и тысячелетия вперед с учетом каскадного эффекта. Но есть значительные сложности с расчетом надежных коэффициентов для представления скорости изменений [Reynolds, Eichler, 1996]. Кстати, модель долгосрочной эволюции засоренности низкоорбитальной области EVOLVE 4.0 в 2000 г. была модифицирована и развита в модель GEO EVOLVE 1.0 для предсказания засоренности среды в глубоком космосе, в частности в области геосинхронных орбит. В [Anz-Meador et al., 2000] даны довольно подробные описания особенностей последней модели.

Модели EVOLVE и CHAIN, к сожалению, малодоступные для широких кругов исследователей, включают как составляющие органы инженерные модели НАСА и ЕКА ORDEM, соответственно [Flegel et al., 2010; Kessler et al., 1991; Krisko, 2009, 2010] и MASTER [Flegel et al., 2010; Sdunnus, Klinkrad, 1993].

В НАСА одной из наиболее совершенных моделей динамики популяции КМ с учетом ожидаемой интенсивности запусков новых ИСЗ, той или иной политики и мер по предотвращению дальнейшей засоренности и смягчения ее негативного влияния на космическую деятельность, т. е. для самых различных сценариев развития связанных с этим событий — считается эволюционная модель LEGEND (LEO-to-GEO Environment Debris model) [Liou, 2004a, b, 2005]. Она пришла на смену модели EVOLVE. Сравнение моделей EVOLVE и LEGEND, и рядом других проведено в [Krisko, Liou, 2003; Martin et al., 2006]. Контрольные сравнения орбитальных параметров элементов КМ на ГСО, предсказанных моделью LEGEND, с измеренными телескопом MODEST, описаны в [Barker et al., 2007].

Ключевой компонент LEGEND — модуль оценки вероятности столкновений в космосе. Моделируется (прогнозируется) последовательность «срезов» каталога КО, и для каждого среза трехмерное ОКП (или какая-либо его орбитальная область) разбивается на элементарные кубы. Далее, для каждого куба рассматриваются только попавшие в него КО (подход, аналогичный подходу в кинетической теории газа), после чего эти объекты больше не учитываются в данном цикле (для данного среза каталога). Это достаточно быстрый и эффективный способ осуществления попарного сравнения орбит. Время вычислений растет пропорционально общему количеству КО в каталоге N, а не N², как в использованном ранее классическом случае задачи N тел.

На каждом временном шаге интегрирования необходимо идентифицировать кубы и рассчитать вероятности столкновений для каждой пары КО в каждом кубе. Как и в любом стандартном статистическом методе, для повышения точности расчетов предпочтительно разбиение пространства на большее число мелких кубов и/или более короткий интервал времени между срезами каталога КО. Практически достаточно принять размер стороны куба до 1 % от средней по каталогу большой полуоси орбиты КО. Предельно допустимые установки для модели LEGEND — временной шаг интегрирования пять суток и размер куба 10x10x10 км.

Данный подход совместим с моделированием эволюции орбит любых КО (ИСЗ, астероиды, кометы и т. д.) при расчете вероятностей столкновений в долгосрочной перспективе [Liou, 2004a], что сильно расширяет область применения, делает ее универсальной.

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

Коль сколько-бы не был прекрасен и загадочен космос, нам с Вами вряд ли удастся там побывать.
Но зачем стремиться к недостижимому, когда на нашей планете столько удивительных мест, в которых Вы еще не успели побывать! Например, Вена, с ее вечно цветущими садами, зелеными парками и поражающими воображение архитектурными памятниками!
Если у Вас нет возможности посетить этот райский уголок нашей планеты, тогда удовлетворить вашу тягу к познанию неведомых далей сможет обзорная экскурсия по Вене на сайте www.bellaaustria.net, благодаря которой Вы узнаете, что этот город может посоревноваться в своей чопорности с самим Лондоном, а его монументальное величие ничем не уступает римскому антуражу!

Модель засоренности земной орбиты, составленная специалистами НАСА в 2011 году

Сегодня мы осознаем, что располагаем лишь скудными данными о состоянии космической среды. Хорошо известно распределение лишь крупных КО. Не менее важно знать характеристики популяций среднеразмерного и мелкого КМ, а также перспективу их динамики в будущем. Поэтому для заполнения пробелов (существует целый ряд критических областей) в собранной быстро и часто непредсказуемо меняющейся информации о потоках КМ неизбежно моделирование. Для этого необходимо располагать в качестве исходных данных надежными, предельно реалистическими (пусть даже неполными) оценками текущего состояния техногенной засоренности ОКП и иметь возможность прогнозировать различные характеристики космической среды на обозримое будущее.

Существует множество моделей засоренности космоса. Они дают различные, часто противоречивые результаты. Только в материалах IADC наличествует около двух десятков моделей. Они подразделяются на два класса — текущей засоренности ОКП и прогноза засоренности. Первые устроены наиболее просто: в качестве исходной используют данные о параметрах орбит и некоординатных характеристиках КО, взятых в основном из каталогов и архивов наблюдений не каталогизированных объектов. Их преобразуют в обобщенные показатели, такие как плотность потоков в разных орбитальных областях, вероятность столкновений КО различных классов, виды распределений КМ и т. п.

Задача моделей первого типа — обобщенная интерпретация разрозненной массы данных (в большинстве случаев выборочных), собранных в ходе столь же разрозненных космических экспериментов, а иногда и систематических измерительных кампаний с помощью, как правило, наземных СН. Имеющиеся данные затем экстраполируются на другие орбитальные области и другие классы КМ. Выходные данные множества таких моделей характеризуются различной степенью достоверности и неопределенности.

Модели второго типа используются для прогноза роста (sic!) популяции КМ, ее структурных изменений, динамики различных параметров, главным образом для возможных сценариев деятельности человека в ОКП. Последнее — одно из главных отличий моделей второго типа от моделей первого.

Модели обоих типов содержат множество неопределенностей, обусловливающих недостаточную надежность получаемых решений в результате их прогонов. Это неопределенности:

• текущих количественных характеристик и распределений КО разных категорий (по размеру, массе, материалу, форме и т. д.) на орбитах;

• количества, характеристик и исходных распределений КО, которые будут запущены в ближайшем и особенно в отдаленном будущем;

• уровня солнечной активности и его влияния на параметры атмосферы;

• характеристик фрагментов, образующихся в результате взрывов и столкновений КО;

• особенности темпов образования продуктов возрастной деградации поверхностей КО;

• неточности и иногда неоднозначности самой измерительной информации (координатной и некоординатной).

Все эти факторы имеют различное влияние на точность моделей текущей засоренности ОКП и прогнозирование будущих популяций КМ. Неопределенность знания характеристик не каталогизированных КО имеет ограниченное влияние на прогноз будущего состояния среды, так как именно крупные КО, а большинство их каталогизировано, определяют рост общей популяции КМ. Мелкие КО обычно характеризуются меньшим сроком орбитального существования чем крупные (в примерно одинаковых орбитальных условиях), в основном из-за большего отношения площади поперечного сечения к массе. Некоторые исследования показывают, что не каталогизированные КО не оказывают заметного влияния на эволюцию будущей популяции НОКО [Eichler, 1993; Kessler, Loftus, 1994]. Это предположение используется в моделях, где в качестве начальной популяции берутся только каталогизированные КО [Kessler, 1991].

Наконец, ввиду постоянного развития и совершенствования измерительной техники и методологии измерений, каталоги КО становятся все более полными за счет включения в них более мелких КО.

Темп будущих запусков, размеры перспективных КА и распределение их орбит нельзя предсказать точно ввиду зависимости от таких факторов, как цели миссий и требования к ним; появление новых технологий; мировое экономическое и политическое развитие. Из-за неопределенности прогноза солнечной активности и, следовательно, атмосферного сопротивления движению КО в низкоорбитальной области трудно точно оценить количество объектов, которые сойдут с орбит по естественным причинам.

Поскольку в основе моделей разрушений лежит очень ограниченный объем фактических данных (задокументированы последствия лишь нескольких известных столкновений в космосе и результаты небольшого числа наземных тестов при скоростях столкновений ниже типичных для НОКО) и они сами содержат много неопределенностей, то эти модели вносят свой весомый вклад в общую неопределенность предсказания состояния космической среды в будущем.

Нет достаточной уверенности и в том, насколько хорошо современные модели столкновений:

• учитывают влияние конфигурации различных КО и геометрические схемы столкновений;

• определяют пороговые размеры (в терминах массы и/или энергии) КО, которые могут разрушить встречный объект заданного размера;

• выстраивают распределение размеров и масс осколков, образованных в результате столкновений;

• предсказывают распределение векторов скоростей образующихся обломков и осколков.

Вместе с тем проведенные наземные испытания свидетельствуют, что современные модели с приемлемой точностью позволяют оценить количество крупных обломков, возникающих при столкновении.

Авторы современных моделей прогнозирования засоренности ОКП часто управляются с имеющимися неопределенностями, включая их как переменные. Прием очень удобный. Например, модель может быть поставлена на прогон с установкой частоты взрывов РН, равной текущей. Затем выполняется прогон с нулевой частотой взрывов и оценивается влияние пассивации РН на характер роста будущей популяции КМ. Замена неопределенностей на переменные не снижает общей неопределенности модели, но позволяет уточнить результаты моделирования для частных случаев и делает модель более гибкой в использовании.

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

В жизни каждого мужчины наступает такой момент, когда он начинает задаваться вопросом: “Где купить виагру ?”. Отвечу: “На сайте www.indiapharm.ru”, где этот медицинский препарат можно приобрести с доставкой на дом, не отходя от своего компьютера!

Советская космическая станция «Салют-7». Ее основной миссией стало проведение различных (технических, физических, химических и т.п.) опытов в условиях невесомости

Активные технологии измерений in-situ используют специальные бортовые датчики ударов частиц КМ (конденсаторные, полупроводниковые, химические). Такие датчики регулярно применялись в течение многих лет. Они устанавливались на борту КС «Салют», «Мир» [Kuzin, 1993], на ИСЗ серий «Эксплорер-16, -23, -46», «Пегас» [Mulholland, 1993]. Например, на ОС «Мир» во время миссии шаттла STS-76 были размещены детекторы и коллекторы КМ. После 18-месячной экспозиции в космосе они были возвращены для анализа на Землю миссией STS-86 [Horz, 1999].

Простейшие и дешевые детекторы ударов (конденсаторные, акустические, пьезоэлектрические, датчики давления) просто регистрируют факт удара [PINDROP…, 2004]. Более сложные и высокотехнологичные детекторы (плазменные, химические, композитные, спектроаналитические, фотометрические) позволяют восстановить широкий диапазон характеристик ударившейся о поверхность КА частицы КМ. С помощью новейших активных детекторов можно измерять характеристики процесса удара во времени и динамике.

Рис. 2. Форма и размеры космического аппарата LDEF были таковы, что научное сообщества за глаза называло его школьным автобусом. LDEF стал экспериментальным стендом, на котором в течении 5,7 лет изучалось как воздействует открытая космическая среда на различные материалы

КА LDEF (Long Duration Exposure Facilit) (рис. 2) был оснащен простейшими активными детекторами — полупроводниковыми конденсаторами, которые разряжаются во время удара. Цель эксперимента — изучение концентрации скоплений КМ на низких высотах [Mulholland et al., 1991; Potter, 1993]. Вообще, для увеличения объема и разнообразия собираемых данных о КМ, целесообразно одновременно устанавливать различные типы детекторов.

КА «Кассини»

Удобство активных детекторов состоит в том, что нет необходимости возвращения их на Землю для анализа, большая часть которого выполняется на борту. Полученные данные (количество ударов в единицу времени и на единицу площади, время каждого удара, скорость, размеры и материал частиц) транслируются на Землю. Диапазон высот, на которых можно проводить измерения, по сути, ограничен только дальностью действия радиопередатчика. Сложные детекторы для определения относительной скорости при ударе, химического состава материала частиц КМ были установлены, например, на борту КА «Хитеи» (Япония) и «Бремсат» (Германия), а также на «Кассини». Их стоимость колебалась от 100 000 до 1 млн дол. [Hudepohl et al., 1992].

Для обнаружения скоплений кМ можно обойтись и более дешевыми детекторами, например, подобными установленным на LDEF. Такими детекторами, действующими по принципу емкостного разряда, была оснащена промежуточная ступень РН КА «Клементина-1». По периферии переходника ступени размещались детекторы с суммарной площадью активной поверхности 0,14 м². Переходник был сброшен на высокоэллиптической орбите вокруг Земли. Счетчик метеороидов и частиц КМ имел массу всего 500 г [Kinard, 1993]. Эксперимент продолжался до тех пор, пока переходник не вошел в плотные слои атмосферы в мае 1994 г. Его стоимость составила 200 000 дол.

Кроме дороговизны, у активных детекторов есть и другие недостатки. Площадь экспонированной в космосе чувствительной поверхности датчика может составлять всего несколько сантиметров при значительной массе самого датчика (десятки килограмм). Нужна вспомогательная аппаратура для обслуживания датчика, которая опять-таки имеет массу и занимает немалый объем. Могут возникнуть проблемы с интерпретацией полученных данных, а также потребоваться многочисленные калибровочные тесты. Конечно же, ведутся интенсивные работы по преодолению этих недостатков [Mulholland, 1993]. Разрабатываются комбинированные системы детекторов с упрощенной методикой калибровки [Kassel, Wartman, 1994].

Очень большой недостаток активных датчиков — ограниченная площадь рабочей поверхности детектора. По этой причине размер наибольшей обнаруженной детекторами LDEF частицы равнялся 1 мм [See et al., 1990]. Дело в том, что плотность потока среднеразмерных частиц много меньше, чем мелких.

Сверху — спутник PALAPA-B2, снизу – шаттл «Челленджер»

Миссия STS-41C в 1984 г. возвратила на Землю около 3 м² внешнего покрытия КА Solar Max после его более четырехлетнего пребывания в космосе. Эта же миссия вывела в космос спутник LDEF с поверхностью 130 м². В ноябре 1984 г. миссия STS-51A возвратила на Землю ИСЗ PALAPA-B2 после девятимесячного его пребывания в космосе. Данные о 1600 ударах КМ в возвращенную часть поверхности Solar Max подтвердили значительное присутствие мелкого КМ в низкоорбитальной области. Обследование 1 м² поверхности ИСЗ PALAPA-B2 выявило более 50 отверстий в термопокрытии и 8 кратеров глубиной до 0,7 мм в солнечных панелях. Изучение возвращенных из космоса поверхностей продолжается до сих пор. Оно уже позволило многое понять в происхождении мелкого КМ и степени его опасности [Bernhard, Christiansen, 1997].

Значительное увеличение площади рабочей поверхности детектора и времени его пребывания в космосе позволило бы не только существенно увеличить объем измерений самой мелкой фракции КМ, но и расширить возможность более полного изучения среднеразмерной фракции. Реальные возможности продвижения в этом направлении показаны в [Kuzin, 1993; Strong, Tuzzolino, 1989]. В этом отношении перспективны и не дороги тонкопленочные активные детекторы, генерирующие сигнал, будучи пробиты элементом КМ. К сожалению, проблематично обеспечение достаточной продолжительности их полета на низких орбитах (учитывая высокое отношение площади поперечного сечения к массе). Кроме того, они сами становятся источником возможного столкновения с другими КО [Orbital___, 1995].

Запуск КА ARGOS состоялся 23 февраля 1999 г.

В заключение статьи упомянем об интересном эксперименте, в котором Чикагский университет в феврале 1999 г. вывел в космос КА ARGOS (Advanced Research and Global Observation Satellite), оснащенный инструментом для регистрации космической пыли — SPADUS, на почти полярную орбиту высотой 830 км. В этом эксперименте впервые в истории освоения космоса бортовые датчики предоставили прямые свидетельства принадлежности субмиллиметрового КМ взрывам конкретных КО. Главная задача программы состояла в обнаружении малых частиц размером менее 100 мкм. В течение первого года полета SPADUS зарегистрировал 195 ударов таких частиц — в среднем по одному удару каждые два дня. В конце марта 2000 г. темп обнаружения ударов резко возрос, более чем на порядок, свидетельствуя о вхождении детектора в облако или поток мелкого КМ. 40 % из обнаруженных в конце марта ударов КМ было ассоциировано с разрушением третьей ступени китайской РН «Долгий марш 4В» [Opiela, Johnson, 2000; Tuzzolino, 2000].

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

Ну вот, наконец-то лето и отвоевало свои права у дождливой весны и настали по-настоящему жаркие деньки, а это значит, что на охоту вышли сотни тысяч кровожадных тварей, имя которым комары. Единственным спасением от этих надоедливых насекомых являются Москитные сетки на пластиковые окна и двери, приобрести которые Вы сможете по самой выгодной для Вас цене, если прямо сейчас посетите сайт www.service-msk.ru.

В 1958 году американский аппарат Vanguard 1 стал 4 искусственным спутником Земли и первым, работающий на солнечной энергии. Помимо этого, Vanguard 1 является старейшим КА на орбите нашей планеты, т.к. после завершения своей миссии он так и не был утилизирован.

Вот уже более 54 лет Vanguard 1 движется по земной орбите и, по неподтвержденным данным, до сих пор функционирует.

Наземные РЛС и телескопы вынуждены «разглядывать» КМ через вовсе не идеально прозрачную и неоднородную атмосферу, причем на больших расстояниях. Естественно возникает предложение обратиться к бортовому базированию СН. Но у этого способа наблюдения, несмотря на ряд преимуществ (возможность наблюдения КМ с близкого расстояния, отсутствие «атмосферного фильтра»), есть и существенные недостатки. Это — большая стоимость реализации и обслуживания, высокие относительные скорости близко наблюдаемого КМ и сенсора, трудности с калибровкой орбитальных сенсоров. С дороговизной обычно справляются известным приемом «подселения» функций наблюдения КМ или даже специальных СН на КА, запускаемые с другими целями. Такой прием широко распространен в мире.

По этому пути можно пойти еще дальше. Как архив, так и результаты текущих астрономических и астрофизических наблюдений, проводимых специализированными бортовыми инструментами и ничего общего не имеющих с исследованием техногенного засорения космоса, наверняка содержат попутные наблюдения и самого КМ. В таких случаях данные этих наблюдений обходятся совершенно бесплатно. Стоит только заглянуть в «чужие» записи и «выудить» нужную информацию. Но, почему-то этим мало кто пользуется.

В предыдущих разделах показано, что наземные активные (излучающие) СН вполне способны наблюдать мелкий (много меньше 1 см) КМ. Самая мощная РЛС сантиметрового диапазона (длина волны 3 см) «Голдстоун» может обнаруживать КО диаметром 2 мм. Наиболее эффективно, с точки зрения мониторинга техногенной засоренности ОКП мелкой фракцией КМ, они могут использоваться для контроля самых нижних орбит низкоорбитальной области.

Сенсоры космического базирования выгоднее использовать для поиска и наблюдения КО на верхних орбитах низкоорбитального диапазона. Еще более полезными эти средства могут оказаться, будучи применены для зондирования высокоэллиптических орбит и ГСО. На последней редкий наземный инструмент может обнаруживать КМ размером менее 50 см. кроме того, на ГСО объекты движутся значительно медленнее, чем на низких орбитах, так что естественным образом на ГСО исчезает недостаток наблюдательных средств космического базирования — резкое снижение их эффективности из-за больших относительных скоростей СН и цели.

Что касается мониторинга частиц размером меньше нескольких миллиметров, то их практически не могут обнаружить ни наземные СН, ни (дистанционно) СН космического базирования. Здесь сравнительно эффективно работает только технология in-situ, т. е. бортовые контактные датчики. Подобные способы регистрации мелкого КМ используются уже давно. Они позволяют определять химический состав частиц (что важно для различения техногенных и метеорных частиц), их размеры, динамические характеристики и плотность на разных орбитах. Регистрация может осуществляться как пассивно, так и активно.

Для регистрации ударов частиц мусора можно не прикладывать никаких специальных усилий. Достаточно естественного экспонирования поверхности КО (обычно крупного) в открытом космосе. Остается только либо вернуть на Землю КО или отдельные его фрагменты и экспонированные в космосе материалы через несколько лет, в крайнем случае, месяцев полета (как это произошло с отработавшими КА LDEF, Solar Wind, PALAPA, EURECA), либо с помощью космонавтов проинспектировать поверхность действующего КА непосредственно в космосе. Между прочим, в НАСА составлена и постоянно обновляется база данных о всех столкновениях шаттлов с мелким КМ [Hyde et al., 2011].

Международная космическая станция

Пассивная технология бортовых измерений КМ in-situ не требует разработки и использования специальных дорогих датчиков удара. В качестве регистратора удара используется «штатная» поверхность действующего КА или любого пассивного КО. Затратной будет лишь их доставка на Землю, да и то, если она осуществляется специально только ради исследования результатов воздействия КМ. Часто такой возврат бывает предусмотрен функциональными причинами (возврат капсулы «Аполло», неизбежные возвращения шаттлов и других КА). Ради инспектирования поверхности кА в космосе не было ни одной целевой командировки космонавтов. Такие операции всегда проводились попутно, как при ремонте телескопа «Хаббл», так и в регламентных выходах в открытый космос членов экипажа МКС.

Рис. 1. КАА LDEF, HST (Hubble Space Telescope), EURECA

Сравнительная доступность пассивной регистрации ударов КМ о поверхность КО и обработки их следов позволила собрать большой объем данных о результатах воздействия мелкого КМ на поверхность КО. Был проведен тщательный анализ экспонированных в космосе материалов, возвращенных с космических станций «Салют», «Мир», КА Solar Max Mission, LDEF, EURECA, PALAPA, Westar, иллюминаторов капсулы Apollo, шаттлов, в эксперименте со Skylab, а также материалов, доставленных на Землю после ремонта космического телескопа «Хаббл» (рис. 1).

И все же, несмотря на гигантский объем полученной информации о воздействии КМ на поверхность КО, она имеет ограниченную ценность для описания общей популяции мелкого КМ. Во-первых, пассивные измерения рисуют только интегральную картину взаимодействия мелкого КМ с поверхностями КО и не дают возможности определить наличие и местоположение скоплений КМ; оценить его распределение в пространстве, динамику мелкой популяции под влиянием солнечной активности и других возмущающих факторов; изменение характеристик популяции во времени. В основном все данные получены с высот до 600 км, что тоже ограничивает выводы их исследований. Поскольку большинство из возвращенных поверхностей не было специально предназначено для пробирования популяции КМ, оказалось сложным определить, где следы от ударов техногенных частиц, а где от метеоритов. Не так просто выработать и систему градации повреждений, провести их калибровку. В итоге оценки размеров и других параметров частиц различались у разных исследователей в 3, а иногда в 15 раз [McDonnell, Sullivan, 1992]. Поэтому значительные усилия были предприняты в направлении усовершенствования и унификации соответствующих методик [Watts et al., 1993].

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