Выход космического аппарата Вояджер-1 за пределы Солнечной системы можно без преувеличения назвать величайшим достижением рода человеческого.

Вы только задумайтесь на секунду: нам удалось создать аппарат, который был запущен с поверхности нашей планеты в бездонную глубину бескрайнего космоса, достиг самого края Солнечной системы и стал первым с момента Большого взрыва рукотворным объектом, ‘плывущим’ по волнам межзвездного пространства.

Космический зонд Вояджер-1 – детище небезызвестного «Национального управления по воздухоплаванию и исследованию космического пространства» (НАСА), запуск которого на земную орбиту был осуществлен 5 сентября 1977 года. За 35 лет своего существования Вояджер-1 преодолел 17 970 000 000 км и сейчас движется по ‘волнам’ космического вакуума со скоростью чуть более 10 километров в секунду!
Читать дальше>>

А Вы никогда не думали, что у Вас за границей есть богатый дядюшка, который не знает, кому завещать свои миллионы?
Я настоятельно советую Вам попытать счастье и постараться найти своих родственников через сайт база-фамилий.рф, где хранятся данные о всех жителях планеты Земля!

Радар «Хэйстэк»

Самую полную измерительную информацию о среднеразмерном КМ на сегодняшний день дают кампании наблюдений наземными средствами и, прежде всего, с помощью РЛС «Хэйстэк» и ХЭКС.

Рис. 15. Распределение по высоте количества КО, обнаруженных радаром «Хэйстэк» в 547,6-часовом сеансе в парковом режиме при угле места 90°, и каталогизированных КО (данные НАСА)

На рис. 15 показано распределение обнаруженного в одной из кампаний (продолжительностью 547,6 ч) радаром «Хэйстэк» (в вертикальном парковом режиме) КМ размером от 1 см до 10 см по высотам в сравнении с распределением каталогизированных КО с дискретностью 100 км [Orbital…, 1995; Stansbery et al., 1994].

Бросается в глаза подобие этих двух распределений. Но есть между ними и различия. Объем популяции КМ, обнаруженного «Хэйстэком», ниже 1000 км с падением высоты уменьшается быстрее, чем количество каталогизированных КО, а в области 900_1000 км наблюдается явный пик в популяции КМ, обнаруженного «Хэйстэком», и такого пика нет (наоборот, имеется небольшой провал) в популяции крупных (каталогизированных) КО.

Первое различие вполне согласуется с предположением большей подверженности среднеразмерных КО, чем крупных, торможению в атмосфере, а пик в области 900_1000 км еще раз указывает на то, что источник образования частиц размером 1…10 см в этой области высот — скорее всего незарегистрированные разрушения крупных КО. Этим же можно объяснить и небольшой провал в распределении крупных КО.

Поскольку «Хэйстэк» позволяет оценивать также наклонение и эксцентриситет, его измерения свидетельствуют, что среднеразмерный КМ чаще, чем крупные КО обнаруживается на орбитах с меньшими наклонениями и большим эксцентриситетом. Кроме того, большое число КО, обнаруженных на высоте 900_1000 км, движутся по почти круговым орбитам с наклонениями ~65° [Stansbery et al., 1994]. После тщательного анализа результатов наблюдений «Хэйстэка» американские эксперты пришли к выводу, что большое количество КО на высотах 900…1000 км, имеющих наклонение орбит 60_70°, говорит о наличии мощного источника образования среднеразмерного КМ в этой области. Если бы этот источник был взрывом или столкновением крупных КО, то разброс параметров орбит КМ был бы гораздо шире, чем наблюдаемый, хотя в этой популяции могут быть и продукты неизвестных взрывов. Поляриметрические измерения «Хэйстэка» показывают, что частицы КМ из этой популяции имеют относительно гладкие и близкие к сферической поверхности, а не изрезанные, которые были бы типичны для продуктов взрывного разрушения. Анализ орбитальных и физических характеристик популяции показывает, что эти объекты могут быть десятками и сотнями тысяч капель диаметром 0,6_2,0 см натрий-калиевого охладителя, вытекающего из нефункционирующего реактора российского КА системы морской космической разведки и целеуказания RORSAT [Kessler et al., 1995; Stansbery et al., 1995].

Гораздо меньше наблюдений, свидетельствующих о возможных источниках других концентраций КМ, не предсказанных моделями. Таких, например, как концентрация КМ, обнаруженная «Хэйстэком» на наклонениях 25…30°. Это другой район, в котором наблюдалось очень мало разрушений [Kessler, 1993].

Космический аппарат LDEF выглядит как школьный автобус, но по сути является сверхсовременной экспериментальной лабораторией

В ОКП существуют весьма многочисленные популяции мелкого КМ (размером < 1 см и < 1 мм). О их наличии мы узнаем из анализа возвращаемых на Землю КА (LDEF, PALAPA, Solar Max и др.) и, в значительно меньшей степени ввиду их ограниченности, от активных бортовых датчиков (например, установленных на борту шаттла, ОС «Салют», «Мир», КА LDEF, 91 EURECA). Но все эти данные пришли с высот менее 600 км. Можно только предполагать, что на больших высотах из-за малого влияния атмосферы плотность частиц размером менее 1 мм должна возрастать с высотой.

Образование мелких техногенных частиц, так же как и среднеразмерных, связано либо с выводом и функционированием КА (окись алюминия и т. п.), либо с разрушениями крупных КО (взрывы, столкновения, старение поверхности). Продукты выхлопа твердотопливных двигателей имеют приблизительно сферическую форму и диаметр в среднем 10 мкм. Возмущающие силы действуют на мелкие частицы еще интенсивнее. В частности, из-за, как правило, большего отношения A/M у мелкого КМ, последний существенно подвержен воздействию давления солнечной радиации и сопротивления атмосферы. Анализ показывает, что менее 5 % окиси алюминия остаются на орбитах не больше одного года [Muller, Kessler, 1985], тогда как крупные продукты разрушений могут находиться в космосе годами.

Рис. 16. сравнение выхода фрагментов различных размеров в результате взрыва и сверхзвукового столкновения

Продукты разрушений по размерам охватывают все диапазоны (крупный, среднеразмерный, мелкий) и имеют значительное разнообразие форм. Различные виды разрушений характеризуются и разным соотношением образующихся крупных, мелких и среднеразмерных осколков (см., рис. 16, где сравнивается выход фрагментов различных размеров в результате взрыва и сверхскоростного столкновения КО). Предполагается, что мелкие осколки в момент образования характеризуются более широким диапазоном векторов начальных скоростей, чем крупные и среднеразмерные и столь же широким диапазоном начальных и эволюционирующих орбит.

В [Orbital___, 1995] приведен краткий обзор результатов экспериментов с LDEF. Подробный же отчет о результатах обследования поверхности этого КА содержится в выпущенном НАСА трехтомнике [LDEF_, 1993]. Измерения, полученные от активных датчиков с борта LDEF в первый период его полета (1984-1990), впервые указали на высоко динамичную природу популяции мелкого КМ. Это было подтверждено также экспериментом с КА HITEN [Munzenmayer et al., 1993]. Эксперимент с космической пылью [Mulholland et al., 1991] был единственным экспериментом в программе LDEF, в котором измерялось время удара. Оказалось, что большинство ударов было связано со скоплениями КМ. Это, конечно, не могла бы показать миссия с пассивными датчиками.

Эксперимент поучительный, так как продемонстрировал, что именно регистрация времени ударов открывает возможность отследить динамику популяции среднеразмерного и мелкого КМ. Если бы на пути этих потоков оказались бы СН, работающие в парковом режиме, они отметили бы увеличение интенсивности потока КМ на 3…5 порядков в течение нескольких минут. В процессе полета LDEF эти скопления обнаруживались снова и снова приблизительно в одной и той же точке орбиты LDEF, которая медленно перемещалась с характерной скоростью прецессии орбиты, что позволило вычислить параметры орбит скоплений КМ. Существование таких скоплений указывает на то, что в предыдущем, пассивном эксперименте с LDEF измеренный им, сильно усредненный за 6 лет полета интегральный поток КМ на самом деле мог быть очень зависимым от времени, особенно для мелкого КМ, из которого эти скопления преимущественно состояли.

Результаты экспериментов с LDEF заставили задуматься над возможными источниками образования обнаруженных роев КМ. Выдвигалось предположение, что они состоят из окиси алюминия — продукта работы твердотопливного реактивного двигателя. Однако такие частицы быстро сходят с орбиты, т. е. не могут существовать несколько месяцев. Дональд Кесслер предположил, что отработавшая ступень РН могла медленно испускать остатки пылевидных частиц и тем самым сформировать долго живущие скопления [Kessler, 1993]. Другим возможным источником могли быть кусочки краски, эродировавшие под действием атомарного кислорода с поверхности КО на высокоэллиптической орбите. Уже в другой своей работе Д. Кесслер показал, что для образования такого скопления КМ, какой наблюдался LDEF, требуется расход менее 1 г краски в год с поверхности КА или РН [Kessler, 1990]. Высказывалось также предположение, что наблюдавшиеся рои — продукты неизвестных разрушений. В работе [Potter, 1993] было показано, что малые частицы, образовавшиеся в результате сверхскоростных столкновений среднеразмерных и крупных КО, могут создавать скопления КМ с распределением размеров, аналогичных тому, который был у обнаруженных LDEF.

Все это очень интересно, но объективный вывод неутешительный: объем измерений малоразмерных частиц (<< 1 см), который к тому же удалось получить только на низких высотах, настолько незначителен, что нет оснований делать какие-либо выводы относительно распределения мелкого мусора по высотам. Кроме того, на самых низких орбитах, вследствие кратковременного орбитального существования КО в этой области, среда очень динамична и претерпевает существенные изменения в самый короткий период времени. Таким образом, для объективного описания малоразмерной популяции КМ в настоящее время недостаточен не только объем необходимых измерений, но и частота их обновления.

Наши знания о популяциях мелкого и среднеразмерного КМ составлены, главным образом, путем экстраполяции с использованием незначительного объема измерений и далеко не совершенных моделей. Улучшить модели помогло бы выяснение источников образования мелкого и среднеразмерного КМ.

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

Хобби с гадким послевкусием прославило молодого начинающего художника Ани Кея (Ani K), рисующего посредственные картины при помощи своего языка. Нет, он не зажимает кисть между языком и зубами, а макает свой речевой орган в краски и выводит им на холсте витиеватые каракули.

Звучит глупо, но процесс написания картин выгляди очень забавно!
Читать дальше>>

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».

Если Вы твердо решили, что это лето проведете на Украине, тога без промедления вбейте в поисковую строку Яндекса: “жд билеты Киев” и перейдите на сайт gd.samotur.net, где Вы сможете не только узнать расписания поездов, но и, не вставая из-за своего компьютера, заказать билеты!

В наземных испытаниях, проведенных в США в Центре космических полетов Маршалла и Центре инженерного развития Арнольда, в выхлопах твердотопливного двигателя обнаружено небольшое число хлопьев Al₂O₃ размером более 1 см, которые уже требуют к себе более серьезного отношения [Siebold et al., 2003]. Это подтверждается наземными телескопическими наблюдениями и фиксацией частиц КМ по технологии in-situ [Horstman, 2007].

НАСА в течение двух лет проводило исследование последствий работы твердотопливных двигателей для космической среды и в 2007 г. выпустило технический отчет [An Assessment., 2007]. Полученные результаты исследования подтверждают, что во время работы двигателей образуется значительное количество окиси алюминия, выбрасываемой из сопла в виде довольно крупных частиц (0,01.5 мм). Они образуются вследствие быстрого расширения и отвердевания расплавленного Al₂O₃. Составляя около 0,65 % исходной топливной массы, эти частицы довольно сильно загрязняют космическую среду. Так что не следует недооценивать и иные, отличные от взрывов и столкновений источники образования КМ [Kessler et al., 1998].

Приведенные в отчете НАСА численные оценки используются сегодня во многих моделях засоренности ОКП в качестве исходных данных.

Модель столкновения спутников Космос-2251 и Иридиум-33. В результате этой аварии образовалось 600 обломков, пополнивших собой гигантскую орбитальную свалку

Тем не менее, самая опасная (особенно в перспективе) причина образования КМ — разрушение КО вследствие взрыва, столкновения с другими объектами и «возрастная» деградация поверхности под воздействием агрессивной среды: радиация всех видов, перепады температуры, космическая пыль, окисление атомарным кислородом и т. п. Если образование КМ, сопутствующего миссии КА, можно сократить за счет более рационального проектирования конструкции КА, использования устойчивых к воздействию материалов, программирования запуска и вывода на орбиту полета, то взрывы и столкновения остается только констатировать и соответственно корректировать соответствующие модели КМ.

Большинство разрушений происходит сейчас случайно, не по воле оператора КА, а из-за нештатных процессов в топливных системах РН и КА, аккумуляторных батареях, бортовых приборах, как правило, после завершения их программного функционирования.

Могут быть и разрушения смешанного типа — взрыв, спровоцированный столкновением. Собственно, к этому типу могут относиться и разрушения при испытаниях противоспутникового оружия, если по программе предусмотрен подрыв противоспутника или кинетический удар вызывает взрыв на борту цели.

В отличие от фрагментов взрыва и столкновения КО, а также продуктов работы твердотопливного ракетного двигателя, КМ, образующийся в результате старения и деградации поверхности КО под влиянием космической среды, отделяется от «родительского» объекта с относительно низкими скоростями и малым разбросом векторов скоростей. При этом образование фрагментов старения не носит массового характера. Их орбиты не создают такого эффекта, как при разрушении. Очень немногие из образовавшихся в результате деградации фрагментов могут быть каталогизированы. Подавляющая их масса — очень мелкие частицы. Крупные, если и образуются, имеют большое отношение площади поперечного сечения к массе и довольно быстро прекращают свое орбитальное существование, особенно в области низких орбит. Типичная чешуйка отслоившейся краски имеет массу 10^-6 г.

Эти частицы могут вызвать последующую деградацию поверхности «материнского» или другого КО, повредить незащищенные чувствительные компоненты (оптику, иллюминаторы, тросы). К сожалению, создатели КА мало заботятся о сохранении прочности покраски КА и РН, особенно после окончания их функционирования. И с каждым годом краска отслаивается все интенсивнее.

Деградацию поверхности КО могут вызывать и постоянные удары очень мелкого КМ, что приводит к снижению качества функционирования КА или его компонент. Модели такого снижения качества трудно создать, так как оно не всегда напрямую связано с размером физического повреждения или размером ударяющейся частицы. В то же время влияние деградации поверхности КА должно анализироваться очень детально при оценке возможного изменения качества функционирования и космического аппарата в целом, и отдельных его систем.

Наиболее уязвимые с точки зрения деградации поверхностей от ударов КМ — оптические компоненты. Удары частиц диаметром в десятки и сотни микрометров могут значительно увеличить рассеяние оптикой света [Watts et al., 1994]. Это особенно важно для оптических средств построения изображения. Удары мелких частиц в трубу телескопа или дефлектор приводят к образованию больших пучков мельчайших частиц, которые могут расстроить или ослепить оптические датчики.

Многочисленные мелкие удары в устройство термоконтроля приводят к изменению общей площади поверхности, потенциально определяющей температурный режим космического аппарата. На LDEF ударные кратерные повреждения удалили всего лишь ~0,26 % наружной (термозащитной) краски. Но фронтальные сколы увеличили общее количество удаленного материала до 5 % от окрашенной площади [Coombs et al., 1992]. Перфорации в термозащитных покрытиях могут также нарушить систему терморегулирования, обнажая защищаемые компоненты [Allbrooks, Atkinson, 1992; Meshishnek et al., 1992].

Удары мелких частиц способны повредить солнечные батареи КА. В этой части диапазон уязвимости довольно широк: от локальных повреждений стеклянных покрытий и самих солнечных элементов до нарушения последовательной связи отдельных ячеек и наружной кабельной системы, включая и силовые кабели. Они могут вызывать короткие замыкания или разрывы соединений. Даже мелкие частицы порождают плазму, которая в свою очередь наносит повреждения солнечным элементам [Krueger, 1993].

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

Не секрет, что употребление алкогольных напитков, продаваемых в современных супермакетах, не только вредно для организма, но и, чего уж там греха таить, опасно для жизни. Именно поэтому я настоятельно рекомендую купить самогонный аппарат всем тем, кто считает, что застолье невозможно без ‘огненной воды’.
Разжиться надежным и качественным самогонным аппаратом Вы сможете на сайте www.samo-gon.ru!

Специалистам хотелось бы иметь как можно более полное и точное описание всей популяции КМ и различных ее фракций. Без этого невозможно проводить обоснованную политику освоения космоса и осуществлять космическую деятельность эффективно и безопасно. К сожалению, достаточно полные и надежные характеристики этой быстро меняющейся среды пока получить практически невозможно. Информация об этих характеристиках нужна, чтобы оценить степень сегодняшней и будущей опасности космических миссий со стороны КМ. Имеющиеся характеристики среднеразмерной и мелкой популяций КМ основаны на весьма ограниченном объеме выборочных измерений и экстраполяции этих данных на неисследованные орбитальные области. Таким образом, оценки общей популяции КМ довольно неопределенны. Более того, оценки самих границ этой неопределенности также не отличаются достаточной точностью.

Источники техногенного засорения ОКП весьма разнообразны, но все они связаны с освоением космоса человеком. Естественные метеороиды не создают серьезной опасности для грамотно спроектированных КА. Тем более что они, придя извне, быстро проходят через ОКП, сгорая в плотных слоях атмосферы, либо (в редких случаях) достигают поверхности Земли. Техногенные КО, будучи запущены с Земли на орбиты вокруг нее, остаются на этих орбитах длительное время, создавая постоянную угрозу (пропорциональную времени их орбитального существования) для действующих КА, объектов на Земле и ее населения, а также прочие негативные эффекты.

На фотографии запечатлена вторая стадия отделения ступени от КА

КМ образуется и при запуске КА (как пилотируемого, так и автоматического), выводе его на орбиту и в процессе его функционирования. Такой КМ называется сопутствующим миссии КА.

Наиболее мощный источник образования КМ — разрушение КО. Оно включает три основных вида: взрывы КА и РН (намеренные или самопроизвольные); столкновения КО и деградация их поверхности под воздействием агрессивной космической среды (так называемое «старение» КО, или «возрастная» деградация).

В отдельную категорию можно выделить аэродинамическое разрушение, которое часто происходит с КО на высокоэллиптических орбитах в области перигея при достижении им достаточно низкого положения (например, 75…100 км). Этот вид разрушения, при котором обычно теряются солнечные батареи и другое навесное оборудование, может сопровождаться взрывом. Однако образующиеся при этом фрагменты в своем большинстве оказываются короткоживущими.

Все эти источники следует учитывать по разной степени их влияния на общее засорение ОКП. Причем в перспективе степень влияния может (и, скорее всего, будет) радикально изменяться. Например, когда столкновения КО при достижении критической плотности КМ в некоторых областях орбит перерастут в фазу каскадного эффекта (он же синдром Кесслера), самым мощным источником образования нового КМ станут именно столкновения.

При этом не обязательно ждать начала цепной реакции столкновений. Уже в ее преддверии столкновения становятся доминирующим источником образования КМ в низкоорбитальной области. Имеющаяся информация свидетельствует об увеличении частоты столкновений. И это только по зарегистрированным случаям.

Если сравнивать взрыв и столкновение с точки зрения перспективного состояния космической среды, то столкновение опаснее. Средняя относительная скорость столкновений в космосе составляет 10 км/с, но бывает и большей. Эти скорости относятся к категории сверхзвуковых. Их особенность — образование огромного количества мелкого КМ, гораздо большего, чем при взрыве. На рис. 1 показаны результаты взрыва полуторатонной ступени РН и сверхзвукового столкновения такого же по массе объекта с небольшим обломком [Potter, 1993].

Рис. 1. Сравнение выхода фрагментов различных размеров в результате взрыва и сверхзвукового столкновения

Если текущий темп накопления КМ сохранится, то уже к середине нашего столетия в некоторых диапазонах низких орбит плотность КМ достигнет критического уровня и начнется каскадный эффект. Это предсказание Кесслер сделал в 1991 г. Сегодняшние прогнозы еще серьезнее, и они более достоверны, так как за 20 лет накоплено много фактических данных о текущей засоренности ОКП, главное — о ее динамике.

По мнению ряда экспертов, каскадный эффект уже начался, по крайней мере, на высотах 900.1000 км, а также в пределах некоторых популяций мелкой фракции КМ [Назаренко, 2010; Kessler et al., 2010; Potter, 1993]. Ниже эти процессы и классы результирующего КМ будут рассмотрены подробно.

Во время работы твердотопливного реактивного двигателя образуются и выбрасываются из сопла мелкие частицы продуктов горения, например, окиси алюминия. В течение одного только 1993 г. в космосе работало около 30 твердотопливных ракетных двигателей. Размеры этих частиц по теоретическим расчетам обычно не превышают 10 мкм. Зато их количество, выбрасываемое за цикл работы двигателя, может достигать 10²⁰ [Mulrooney, 2004; Orbital___, 1995]. Частицы выбрасываются с большой относительной скоростью (до 4 км/с, в среднем 1,5…3,5 км/с в зависимости от размера частиц) в широком секторе направлений, что существенно сказывается на увеличении области их дальнейшего орбитального существования. Большинство из них быстро входят в атмосферу, другие (более крупные) переходят на эллиптические орбиты. Последние представляют вполне определенную опасность для космических аппаратов. На рис. 2 показан кратер на иллюминаторе шаттла от удара такой частицы.

Рис. 2. Кратер на иллюминаторе шаттла миссии STS-50 от удара частицы, выброшенной из сопла твердотопливного двигателя

Кусочки краски и другого рода покрытий, отделяющиеся в результате старения поверхности, обычно крупнее частиц окиси алюминия и составляют в среднем сотни микрон в диаметре. Они имеют гораздо меньшую начальную относительную скорость и первое время остаются на орбитах «родительских» КО.

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