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».

На рисунке слева Вы видите количество космического мусора, оставленного человечеством на орбите планеты Земля, спустя 3 после запуска первого космического аппарата. На рисунке справа изображено то, как выглядит наша планета из космоса сейчас.

Крупный космический мусор (КМ) размером более 10.20 см в основном обнаруживается и отслеживается системами ККП России и США, к которым, будем надеяться, вскоре присоединится и европейская СККП. Однако этим системам удается контролировать далеко не весь крупноразмерный КМ. Например, имеют место значительные трудности в обнаружении, анализе сигнатур и каталогизации ВЭКО и КО размером меньше 50 см — 1 м на ГСО [Orbital___, 1995; Pearce, 2000].

Многие крупные каталогизированные КО ввиду особенностей их орбит перестают наблюдаться, выпадают из каталога (теряются) и их приходится заново искать. Это не всегда удается, а если удается, то часто лишь с помощью специальных поисковых технологий [Вениаминов, 2010]. Что уж говорить о мелкой фракции КМ.

Сейчас не остается ничего другого, как вести поиск, наблюдать и идентифицировать мелкий КМ выборочно, по мере появления возможности, в отдельных местах и в отдельные интервалы времени. Полученная таким образом крайне ограниченная и, можно сказать, драгоценная информация должна далее использоваться в моделях как основа для оценки характеристик всей популяции КМ с помощью статистических методов и экстраполяции. Такие пробы из общего потока КМ могут браться, например, посредством контакта поверхности КА (или даже пассивного КО) с окружающей космической средой с последующим его возвращением на Землю для исследования.

В последние два десятилетия популярными стали кампании дистанционной «биопсии» потоков среднеразмерного и мелкого КМ с Земли путем фиксации оси диаграммы направленности радиолокатора или телескопа в определенном направлении (чаще вертикально для достижения наибольшей чувствительности сенсора). В этом «парковом» режиме СН «считает» объекты, пересекающие его поле зрения.

На первый взгляд, такой метод может показаться весьма многообещающим. Метровый телескоп в темное время суток теоретически способен обнаруживать освещенную Солнцем металлическую сферу диаметром 1 см на расстоянии 900 км. Однако большинство элементов КМ отражает гораздо меньше солнечного света, чем металлическая сфера (в среднем лишь 10 %). Кроме того, НОКО имеют угловые скорости, по крайней мере, 0,5 град/c по отношению к наземным СН, что еще больше затрудняет обнаружение и наблюдение [Orbital., 1995]. Наконец, могут быть трудности с различением сигнала от техногенного КМ и от свечения метеоров.

Американский комплекс наблюдения КМ GEODSS

Тем не менее, несмотря на все подобного рода трудности, наземные телескопы уже дали ценную информацию о популяции среднеразмерного КМ на низких орбитах. НАСА с 1983 г. регулярно проводит эксперименты по обнаружению не каталогизированных НОКО с помощью телескопов в кооперации с Линкольновской лабораторией Массачусетского технологического института и космическим командованием США. В этих экспериментах используется электронная оптика с апертурой в 1 м. они помогли уточнить размеры и некоторых каталогизированных КО. Средний размер обнаруживаемых в этих кампаниях КО меньше 10 см [Kessler, 1993]. Наземные телескопы также используются для «биопсии» популяций КМ и на более высоких орбитах. Периодически предпринимаются обзоры высокоэллиптических орбит и ГСО с участием СН РАН и НАСА. Выборочные обзоры переходных высокоэллиптических орбит (используемых для вывода ИСЗ на ГСО) предпринимаются и оптико-электронным комплексом наблюдения за ВОКО (GEODSS —Ground-based Electro-Optical Deep-Space Surveillance), принадлежащим СККП США [Pearce, 2000, 1994].

C 1987 г. проведено множество кампаний наблюдения КМ в парковом режиме, давших много ценной измерительной информации о мало- и сред-неразмерном КМ с помощью коротковолновых РЛС «Хэйстэк», ХЭКС, «Аресибо», «Голдстоун». О результатах неоднократно докладывалось на сессиях комитета IADC и Европейских конференциях по КМ. Кроме того, РЛС с большей длиной волны ТИРА (FGAN, Германия) и MU (Япония) используются для зондирования потоков КМ среднего и крупного размера [Mehrholz, 1993; Sato et al., 1992].

Интересны результаты кампании 1989 г. по наблюдению КМ с участием 53 мощных РЛС обсерватории «Аресибо» (длина волны 10 см) и комплекса глубокого зондирования космоса «Голдстоун» (длина волны 3 см) в кооперации с другими радарами. Ни одно их этих средств не было предназначено для наблюдения КМ. Однако в течение 18-часового сеанса РЛС «Аресибо» обнаружил около 100 КО размером до 5 мм, а «Голдстоун» — порядка 150 КО размером 2 мм [Goldstein, Randolph, 1990]. Эти эксперименты продемонстрировали достаточную эффективность использования РЛС сантиметрового диапазона для сбора информации о КМ, и доказали наличие большой популяции малоразмерного КМ.

Наиболее интенсивно и плодотворно для наблюдения мало- и средне-размерного КМ используется радар «Хэйстэк» (длина волны 3 см) — ветеран мониторинга КМ. Предназначенный и штатно используемый в совершенно иных целях, он только с 1990 по 1994 г. отработал более 2400 ч по КМ [Stansbery et al., 1994], и с тех пор ежегодно привлекается к наблюдению [Setteserry et al., 1999]. Этот радар, размещенный на широте 42° с. ш., может ориентировать свой луч в парковом режиме либо вертикально, либо на юг с углом места 25 и 10° (более поздние модернизации позволили расширить этот диапазон углов). В вертикальном парковом режиме достигается максимальная чувствительность, но могут обнаруживаться только НОКО с наклонением орбит больше 42°. При ориентации луча на юг обнаруживаются НОКО с наклонениями орбит до 25°. РЛС «Хэйстэк» за время ее использования в парковом режиме дала обширную информацию о размере, высоте, радиальной скорости (по доплеровским измерениям) и направлениям движения элементов КМ на высотах до 1500 км. Эти данные позволяют определять наклонения орбит КО с точностью до ±5° и грубо оценивать эксцентриситет. При вертикальной ориентации размер обнаруженных частиц изменялся от 3 мм на высоте 350 км до 7 мм на высоте 1400 км. В режиме ориентации на юг наименьший обнаруженный КО имел размер ~1 см. «Хэйстэк» излучает радиоволны с правой круговой поляризацией, а принимает — и с правой, и с левой. Измерения поляризации принятого сигнала можно использовать для описания общей формы обнаруженного объекта [Cress et al., 1996].

В наблюдательных кампаниях одновременно выполнялась калибровка радаров (по размещенным на орбитах калибровочным болванкам — сферам и диполям — с заранее известными размерами, массой и формой), а по ее результатам уточнялись ранее полученные данные о КМ. С этой целью в 1994 и 1995 гг. в США под эгидой НАСА проводился космический эксперимент ODERACS с участием и российской СККП (подробности в подраздел 1.3). В СССР в некоторой степени аналогичный эксперимент был выполнен в 1993 г.

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

Ваше нестандартное чувство стиля отпугивает мужчин и шокирует окружающих? Тогда я настоятельно советую Вам обратить свое пристальное внимание на шопинг гид modaKupi, благодаря которому Вы за считанные минуты сможете полностью обновить свой экстравагантный гардероб.
К примеру, если Вы прямо сейчас посетите сайт www.modakupi.ru, то сможете приобрести стильное платье LA REDOUTE CREATION всего за 1499 рублей!

Рис. 6. Телескоп MODEST Мичиганского университета

В последние годы активно и плодотворно работает мичиганский телескоп для обзорных наблюдений КМ MODEST, размещенный в Межамериканской обсерватории (CTIO), Серро Тололо, Чили (рис. 1.3.19). Это телескоп системы Шмидта с апертурой 0,6/0,9 м и полем зрения 1,3°. Предельная наблюдаемая им звездная величина — 18^m. Телескоп используется в основном в режиме обзоров областей ГСО с целью обнаружения малых и слабоконтрастных КО. Методы наблюдения КМ в области геосинхронных орбит с помощью этого телескопа постоянно совершенствуются [Abercromby et al., 2006; Matney et al., 2006]. При обработке кадров применяется специальный алгоритм автоматического обнаружения слабых КО [Yanagisawa et al., 2005; 2006].

Советский спутник телевизионного вещания «Экран-2»

Например, в кампании наблюдений 2002 г., продолжавшейся 151 ночь, собрана большая коллекция наблюдений по коррелированным (связанным с общим источником) и некоррелированным целям размерами 30 и 10 см соответственно. В частности, наблюдались осколки от взрывов ступени РН «Титан 3С-4» и ИСЗ «Экран-2».

В кампании 2007-2008 гг., включавшей в общей сложности 35 активных ночей, использовались одновременно два телескопа — MODEST и собственный телескоп обсерватории CTIO с апертурой 0,9 м и полем зрения 0,22°. обнаруженный телескопом MODEST объект после грубого определения первоначальной орбиты по грубым же целеуказаниям передавался второму телескопу, который старался отслеживать его как можно дольше (даже в течение нескольких ночей подряд), с последующим точным определением параметров орбиты. Процент успешных передач КО телескопом MODEST второму телескопу оказался достаточно высоким (85 %) несмотря на довольно узкое поле зрения телескопа CTIO.

Телескоп MODEST мог бы и самостоятельно продолжать отслеживать обнаруженный КО и определять параметры его орбиты, но только ценой прерывания обзорной функции. Так что спарка этих двух инструментов оказалась весьма удачной для решения поставленной задачи.

Одной из целей кампании была каталогизация КО на ГСО слабее 15^m. Обнаруженные и каталогизированные объекты имели как круговые, так и эллиптические орбиты (20 % из них с эксцентриситетом более 0,2) [Abercromy et al., 2005, 2008; Barker et al., 2007; Orbital…, 2008; Rodriguez et al., 2008; Seitzer, 2004; Seitzer et al., 2005a, b, 2007a, b, 2008a, b]. Совместная работа этих двух телескопов по наблюдению КМ была признана особенно успешной [8^th Air_, 2007; Orbital…, 2007].

В Японии (Бисеи) действуют два специализированных оптических телескопа для обнаружения и контроля за КМ на ГСО — один с полуметровым входным отверстием, другой — 1,01-метровый рефлектор, способный наблюдать КО размером до 30 см на ГСО. Оба телескопа участвуют в кампаниях IADC по наблюдению КМ, оборудованы мозаичными ПЗС-приемниками. Предельная звездная величина регистрируемых ими объектов — 18, что соответствует КО на ГСО размером 30 см [IADC…, 2006; Yoshitaka, 2005].

Как показал длительный опыт каталогизации крупных КО, а также многочисленные кампании по «биопсии» разных классов мелкого и средне-размерного КМ с помощью наземных и бортовых космических средств наблюдения и технологии in-situ, выборочные зондирования областей пространства малоэффективны по сравнению с обнаружением и последующим отслеживанием обнаруженных КО. Главное, такие разрозненные «сеансы» выборочного контроля отдельных областей орбит не дают полной картины об объеме и динамике соответствующих популяций КМ. Не спасает положения (а всего лишь несколько улучшает ситуацию) и принятие целевых национальных и международных программ выборочного зондирования. К этим методам прибегают лишь по причине отсутствия полноценной замены. Важным шагом в улучшении качества описания техногенной космической среды стало бы снижение минимального размера обнаруживаемых и отслеживаемых КО. Такую перспективу открывает привлечение к поиску малоразмерных и слабоконтрастных объектов узкопольных и узколучевых СН с работой по неполной априорной информации об орбитах КО [Вениаминов, 2010]. Последнее требование, конечно, представляется определенным ограничением. Но какая-то априорная информация всегда имеется: при неудачном запуске, маневре, взрыве, столкновении, намеренном или ненамеренном отделении фрагмента от КО. Положительный опыт использования такого подхода есть [Pyrin et al., 2005; Tretyakov et al., 2005].

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

Если тебя считаю маменькиным сынком и называют малышом, и это в твои-то полные 13 лет, значит пришло время пустить в ход ‘тяжелую артиллерию’ или, проще говоря, прокачать по полной твою мужественность! Сделать это можно многими способами, но я бы посоветовал тебе сыграть в самую брутальную игру в мире, которая делает из мальчиков настоящих мужчин! Если ты готов к этому, то немедленно перейди на сайт www.vipigry.ru.

Телескопы PIMS (Passive Imaging Metric Sensor) предназначены для мониторинга ГСО и области высоких орбит. Оператор — Минобороны Великобритании. Телескоп построен по системе Кассегрена с апертурой 40 см и полем зрения 40×40 угл. мин, ПЗС-камерой 1024×1024 пикселов, временем считывания <5 с. Телескоп может обнаруживать КМ размером 1 м на ГСО и определять его положение с точностью лучше, чем 10 мкрад.

Для покрытия 165° ГСО (от 65° з. д. до 100° в. д.) используются три сенсора, соответственно, в Великобритании, Гибралтаре и на Кипре.

Телескоп CAT (Италия). Его апертура 40 см, ПЗС-камера 1kx1k, проницающая способность 17^m, время накопления 20 с. обнаруживает КО размером 50 см на ГСО.

Рис. 6. Трехметровый телескоп НАСА с жидким зеркалом

В распоряжении НАСА имеется телескоп LMT (Liquid Mirror Telescope) с трехметровым жидким (ртутным) зеркалом, используемый для наблюдения КМ (рис. 6).

Путем вращения основания телескопа со скоростью 10 оборотов в минуту ртутная поверхность приобретает параболическую форму. Отсюда следует, что его ось во время работы всегда направлена вертикально.

В зависимости от применяемого усилителя изображения поле зрения телескопа может быть 0,444 и 0,27°. Проницающая способность — до 19^m. Исходным детектором служила ПЗС-матрица размером 2048×2048 15-микронных пикселов, которая позднее заменена на более совершенную. Телескоп был создан специально для наблюдения в оптическом диапазоне КМ размером от 1 до 10 см.

Телескоп был готов в 1994 г. и временно установлен в Хьюстоне. Там выполнены и первые сеансы наблюдений. В апреле 1995 г. телескоп передислоцировали в обсерваторию НАСА наблюдения КМ, расположенную на высоте 2745 км в Клаудкрофте, Нью-Мексико. В 1996 г. он уже функционировал в штатном режиме [Africano et al., 1999a]. Второй такой телескоп планировалось установить вблизи экватора, где он мог бы контролировать КО с любыми наклонениями орбит. Кроме того, наблюдение КМ на ГСО с экватора (как уже упоминалось, телескоп всегда направлен в зенит) обеспечивает высокое качество измерений, поскольку КО на ГСО движутся медленно через поле зрения телескопа [Cress, Potter, 1997].

Возможности этих сравнительно экономичных в производстве инструментов с жидким ртутным зеркалом (создание LMT обходится в 10 раз дешевле обычного телескопа такого же диаметра) и, вместе с тем достаточно эффективных, позволяют обнаруживать КО диаметром 2 см на высотах до 500 км, т. е. и в низкоорбитальной области [Africano, 2000; Barker et al., 2005; Jarvis et al., 2007; Potter, Mulrooney, 1997].

Рис. 7. Изображения одного и того же участка неба, полученные в Паломарской обсерватории (слева), и с помощью LMT (справа)

О качестве наблюдений LMT можно судить по рис. 7, на котором показаны изображения одного и того же участка неба, полученные в Паломарской обсерватории, и с помощью LMT [Mulrooney, 2007].

Обсерватория НАСА для наблюдения космического мусора в Клаудкрофте, Нью-Мексико, США

Для большей объективности результатов наблюдений Джонсоновский КЦ НАСА совмещает радиолокационные и оптические наблюдения. В этих кампаниях в качестве радаров используются «Хэйстэк» и ХЭКС, а из оптических средств — LMT и специальный телескоп с ПЗС-камерой для наблюдений КМ CDT [Publication of the Final., 2008]. Последний представляет собой передислоцируемый телескоп Шмидта с апертурой 32 см и полем зрения 1,5°. оба телескопа размещены в Клаудкрофте, Нью-Мексико. Чувствительность LMT — 17,5^m, CDT — 17,1^m при экспозиции 30 с. CDT работает в основном по КО на ГСО, тогда как LMT используется для контроля низких и средневысоких орбит [Africano et al., 1999]. Совмещение результатов наблюдений LMT и «Хэйстэка» показало, что LMT свободно наблюдает КО размером 3 см. После аппаратурной и программной доработки нижний размер наблюдаемых КО может быть доведен до 1 см [Settecerri, 1999].

Совместное использование радарных и оптических средств показало, что радары по своим возможностям значительно превосходят телескопы при контроле низких орбит. Они могут работать 24 часа в сутки и их эффективность не зависит от метеоусловий. На низких высотах размер обнаруживаемых ими КО по крайней мере в 10 раз меньше, чем наблюдаемых оптическими телескопами, т. е. радары лучше подходят для обнаружения именно КМ [Stansbery et al., 1999].

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

Если Вам необходимо распечатать сложную инженерно-техническую схему или гигантскую цветную фотографию, тогда широкоформатные сольвентные плоттеры ИНФИНИТИ — это именно то, что Вам нужно. Ознакомится с характеристиками этих устройств Вы сможете на сайте www.draivteh.ru.

Основное назначение оптических средств — обнаружение и наблюдение за высокоорбитальными КО [Barker et al., 2004]. В отличие от радиолокаторов, телескопы обладают следующими достоинствами:

• в принципе, допускают передислоцируемые варианты;

• не требуют слишком больших мощностей электропитания;

• для наблюдения цели достаточно ее освещения Солнцем (редко используется специальная подсветка);

• чувствительность оптических средств обратно пропорциональна квадрату расстояния до цели.

Однако не лишены они и недостатков. Прежде всего:

• возможность наблюдения зависит от времени суток, погодных условий, фазы Луны, степени освещенности цели, фазы ее освещенности;

• обнаружительные способности и точность измерений во многом определяются скоростью пересечения целью поля зрения средства;

• одно средство может одновременно контролировать крайне ограниченное число целей;

• операция перенацеливания телескопа на другой КО требует заметно большего времени, чем радара с фазированной решеткой;

• программно-алгоритмическое обслуживание процесса наблюдения, обнаружения полезного сигнала и его измерения значительно сложнее, чем в радиолокационной системе;

• производительность оптических средств значительно ниже, чем радиолокационных.

Европейское космическое агентство использует достаточно обширный арсенал оптических средств наблюдения.

Рис. 1. Главный цейсовский телескоп ЕКА

Цейсовский телескоп ЕКА для наблюдения КМ — SDT (Space Debris Telescope) (Тенерифе, Испания). В телескопе использована система Кассегрейна с оптикой Ричи-Кретьена (с фокусным расстоянием f = 4:47 специально для наблюдения КМ) и коде. Апертура 1 м, поле зрения 0,7°. ПЗС-камера с охлаждаемой жидким азотом решеткой 4×4 ПЗС-чипов по 2048×2048 пикселов каждый. Пороговое отношение полезный сигнал/ шум ~5,0, время накопления ~2 с, время считывания ~19 с. Допускается до трех считываний изображения в минуту. Проницающая способность 19^m…21^m, что позволяет наблюдать на ГСО КО размером 15 см с альбедо 0,1. Система контролирует 120° ГСО. Телескоп регулярно привлекается к кампаниям IADC по наблюдению КМ. Например, в 1999 г. за 49 ч работы было обнаружено 206 КО в окрестности ГСО, из которых только 27 % было идентифицировано с КО каталога СККП США [Flury et al., 2000; 2003; Vananti et al., 2009] (рис. 1).

Рис. 2. Однометровый телескоп AIUB в Циммервальде

Телескоп AIUB (Циммервальд, Швейцария) — кассегрейновский инструмент с оптикой Ричи-Кретьена принадлежит Астрономическому институту Бернского университета (рис. 2). Апертура телескопа — 1 м, поле зрения — 0,5°. оснащен складным куполом. ПЗС-матрица имеет 2048×2048 пикселов. Предельная наблюдаемая звездная величина 20^m. Телескоп контролирует 100° ГСО. Использовался как испытательный стенд для отладки алгоритмов и программ телескопа ЕКА. Главная специализация — астрометрия и лазерное измерение дальности (применение в спутниковой геодезии). Во время двух кампаний в 2000 г. телескопом AIUB обнаружено 75 неидентифицированных ко на ГСО [Fruh et al., 2009].

Рис. 3. Телескоп ROSACE

Телескоп ROSACE (космическое агентство Франции) — ньютоновской конструкции, предназначен для наблюдения медленно движущихся объектов в окрестности ГСО (рис. 3). Апертура телескопа 50 см, поле зрения 0,3×0,4°, ПЗС-матрица 1024×1556 пикселов, чувствительность 19^m g (КО размером 20 см на ГСО). Орбита объектов определяется по измерениям азимута и угла места с точностью 1 угл. с (3σ). Основная задача — наблюдение за ГСО. Телескоп может работать по целеуказаниям от TAROT.

Рис. 4. Телескоп TAROT

Телескоп TAROT (Франция) оборудован ПЗС-камерой с чипом 2048×2048 пикселов, время считывания 2 с, имеет апертуру 25 см, поле зрения 2×2° (рис. 4). Проницающая способность 17^m, время накопления 10 с, обнаруживает КМ размером 50 см на ГСО. Французское космическое агентство предусматривает использование этого средства в режиме первичного обнаружения целей на ГСО с последующей передачей целеуказаний телескопу ROSACE для точного измерения координат.

Рис. 5. Французский оптический инструмент SPOC

Система SPOC (франц. Système Probatoire d’Observation du Ciel) (Тулон и Одейло, Франция). Позиционируется как широкоугольная оптическая система Минобороны. Каждая из двух ее станций оборудована четырьмя ПЗС-камерами, обращенными на запад, север, восток и в зенит. ПЗС-матрицы камер имеют 576×384 пикселов. Поле зрения каждой 50×50°, чувствительность 7^m. Система позволяет обнаруживать до 400 НОКО за ночь, из которых 80.90 % обычно идентифицируются с каталогом СККП США. SPOC используется также для получения фотометрических сигнатур с целью определения скорости собственного вращения КО относительно центра масс (рис. 5).

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

Запечатлеть самые светлые моменты вашей жизни — задача опытного фотографа. Нужно так же отметить, что фотосъемка в студии внесет свою нотку шарма и ни с чем несравнимого очарования в фотографию.

Если Вы заинтересовались и хотите узнать стоимость и правила работы в студии, тогда обязательно посетите сайт www.abrikos-studio.ru.

Рис. 6. Система РЛС EISCAT

Система европейских РЛС некогерентного рассеивания EISCAT (рис. 6) (Финляндия/Норвегия/Швеция), включает в себя три ионосферных радара в северной Скандинавии. Моностатический радар VHF-диапазона (рабочая частота 224 МГц) дислоцирован в Тромсо (Норвегия). Моностатический, но с двумя антеннами радар ESR с рабочей частотой 500 МГц размещен в Свальбарде. Тристатический радар UHF-диапазона (рабочая частота 928 МГц, ширина полосы 7 МГц, пиковая мощность 2 МВт, диаметр антенны 32 м) с передающей и приемной антеннами в Тромсо, а также приемными антеннами в Кируне (Швеция) и в Соданкьяла (Финляндия).

По контракту с ЕКА радары системы EISCAT были сконструированы таким образом, чтобы, кроме непосредственных, ионосферных наблюдений, они могли бы также наблюдать КМ. Чувствительность радара ESR с его 42-метровой антенной позволяет ему обнаруживать КО диаметром 3,5 см на высоте 1000 км в центре луча. Система функционирует вполне успешно. Например, в наблюдательной кампании 2007-2008 гг. за 7700-часовой период и передатчик, и приемник были в хорошем рабочем состоянии 5000 ч. В течение этого времени зарегистрировано 197 000 пересечений КО луча радара. Высотное покрытие было реализовано в четырех зонах с центрами на высотах 320, 880, 1430 и 1990 км. Ширина зон сначала составляла 190 км, а затем расширена до 340 км. Стоит напомнить, что в наблюдательной кампании 2002 г. в течение 4,5 ч наблюдений было обнаружено 56 КО диаметром от 1,9 до 52 см на высотах от 490 до 1480 км. IADC регулярно привлекает ионосферные радары EISCAT к наблюдениям КМ [IADC., 2006; Markkanen, 2009].

РЛС Fylingdales

РЛС Fylingdales (Файлингдэйлз, Северный йоркшир. Великобритания) с фазированной решеткой. Оператор — Министерство обороны Великобритании (ВВС) совместно со Стратегическим командованием США. Антенна радара — три плоскости ФАР с нормалями, разделенными на 120° друг от друга и наклоном 20°. Диаметр активного поля 22 м. Покрытие по азимуту 360°, по углу места от 3 до 85°. Частотный диапазон UHF. Назначение РЛС — контроль космического пространства (с выдачей данных в СККП США) и обнаружение запусков баллистических ракет (это один из трех радаров СПРН). Кроме этого, для слежения за обнаруженными КО и работе по целеуказаниям, в комплект радара входят три тарелочные антенны диаметром 25,6 м.

РЛС CHILBOLTON

В Винчестере работает РЛС CHILBOLTON с 25-метровой антенной, рабочей частотой в S-диапазоне (3 ГГц), шириной луча 0,28°. Пороговый размер обнаруживаемого КО ~10 см на высоте 600 км. [Flury et al., 2003].

РЛС GLOBUS II

В Вардо (Норвегия) функционирует РЛС слежения GLOBUS II. оператор — Норвежская Служба разведки по двустороннему соглашению совместно со Стратегическим командованием США. 27-метровая антенна в 35-метровом куполе, частотный X-диапазон, ширина луча 0,08° по уровню 3 дБ [Flury et al., 2003].

Приемная антенна РЛС GRAVES

Наконец, последнее детище Минобороны Франции (оператор — ВВС Франции), позиционируемое как основа создаваемой европейской СККП, — бистатический радар GRAVES. Его задача — контроль космического пространства нижних высот, обнаружение КО размером не менее 1 м, автономное ведение их каталога. Две передающие фазированные решетки размером 15×6 м, работающие в частотном диапазоне VHF, дислоцированы на базе ВВС в Дижоне (обращены на юго-запад и юго-восток, соответственно).

Приемная решетка радара (горизонтальная) размером 60×60 м находится в 380 км к югу от передатчика в Апте, провинция Прованс. Радар контролирует над Францией высоты от 400 до 1000 км.

РЛС может одновременно наблюдать большое число целей. Измеряет азимут, угол места, дальность, радиальную скорость (по Доплеру). По сути, определяет полный набор параметров орбиты. Чувствительность станции — КО размером 1 м на высоте до 1000 км. Более 80 % каталогизированных КО проходят через зону действия РЛС. В ее каталоге около 3000 объектов [Flury et al., 2003; Thomson, 2007]. К 2008 г. GRAVES обнаружила около 30 КО, отсутствующих в каталоге СККП США. Но это вовсе не говорит о ее превосходстве над чувствительностью радаров США: просто это могут быть военные аппараты США, информация о которых не публикуется, в том числе и в каталогах КО, открываемых НАСА своим союзникам. Руководство Франции заявляет, что РЛС собирает достаточно информации для определения параметров орбит, размеров и частоты излучения не каталогизированных КА. РЛС GRAVES совместно с аналогичными системами Германии и Великобритании может внести значительный вклад в информационный поток Европейской СККП [Rossi, 2005; Selding, 2007].

В Японии в префектуре Окаяма с 2004 г. функционирует специализированная РЛС для наблюдения КМ для информационной поддержки пилотируемых полетов. Правда, ее предельная дальность наблюдения КО всего 600 км, и радар способен следить за 10 КО одновременно [Space., 2004].

Китай, Франция, Великобритания также располагают радиолокационными (и оптическими) СН морского базирования.

Рис. 7. Французский корабль Monge

Франция, например, использует корабль Monge (рис. 7), оборудованный радарами слежения за баллистическими ракетами, прежде всего, с целью обеспечения национальных ракетных испытательных программ. На борту корабля размещены два радара ARMOR с тарелочными рефлекторами диаметром 10 м, работающими в частотном С-диапазоне (5,5 ГГц).

Их пиковая мощность 1 МВт, ширина луча 0,4° по уровню 3 дБ, максимальная дальность 4000 км, три канала обработки могут сопровождать одновременно три цели в пределах одного луча. Кроме того, на Monge имеются три аналитических радара, один телескоп с ПЗС-матрицей, один лидар и несколько телеметрических антенн. В функции мониторинга КМ система может следить за КО, входящими в атмосферу, а также за сближающимися объектами. Франция располагает также девятью сканирующими РЛС в Беарне, с 4-метровыми антеннами, с пиковой мощностью 1 МВт, шириной луча 0,96° по уровню 3 дБ, а также моноимпульсными системами С-диапазона в Провансе (пиковая мощность 1 МВт, ширина луча 0,96°) и Гаскони (пиковая мощность 0,5 МВт, ширина луча 0,9°). Антенны этих систем также четырехметровые [Flury et al., 2003; Space Track. Febr. 2008].

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