Погрузиться с головой в сюжет кинофильма и испытать самые реалистичные ощущения от его просмотра Вы сможете, если посетите 5d кинотеатр.
Если Вы мечтаете стать не зрителем, а участником кинофильма, тогда прямо сейчас перейдите на сайт www.podarki.emprana.ru, где сможете приобрести сертификат на посещение пятимерного кинотеатра.

Итак, даже при самом бережном режиме (принудительно ежегодно удаляются пять крупных КО) на интервале прогноза произойдет 14 катастрофических столкновений, и при всех сценариях количество столкновений будет только возрастать.

Рис. 3. Изменение числа КО и количества столкновений для сценария 1

Модель SPDA [Иазаренко, 2010] дает следующие результаты при прогнозировании состояния засоренности ОКП и изменения количества столкновений на 200 лет. Сценарий 1 — полное прекращение запусков новых ИСЗ и исключение возможности взрывов в космосе. Для такого сценария модель предсказывает через 200 лет снижение количества КО размером более 20 см в два раза, но число их столкновений в год будет монотонно расти в течение этих лет, хотя и с небольшим замедлением за счет диссипативного эффекта у нижней границы области низких орбит. Число же столкновений объектов размером 10…20 см будет увеличиваться еще круче. Именно за счет возрастания числа столкновений будет расти и количество более мелких КО, в частности, количество КО размером от 1 до 2,5 см за 200 лет увеличится почти в пять раз (рис. 3). Это ничто иное как каскадный эффект или его непосредственный предвестник, причем даже в случае самого оптимистического сценария и для крупных КО!

Рис. 4. Изменение числа КО и количества столкновений для сценария 2

Сценарий 2 — запуски новых ИСЗ продолжаются с прежней интенсивностью, взрывы в космосе исключаются (рис. 4). В отличие от первого — рост числа крупных КО (>20 см) продолжится. Через 200 лет их будет в полтора раза больше, чем сейчас. Ежегодное число столкновений представлено уже не выпуклой, а вогнутой функцией (т. е. растет с ускорением), и оно через 200 лет будет почти в 3,5 раза большим, чем для первого сценария. Количество КО размером 10.20 см увеличится более, чем в три раза, мелких КО (<2,5 см) — до 20 раз [Назаренко, 2010]. Экспоненциальный характер роста числа столкновений крупных КО и общего количества мелких КО при весьма умеренном увеличении количества крупных (каталогизированных) КО — уже признак каскадного эффекта.

Итак, анализ результатов работы многих моделей техногенного засорения ОКП подсказывает неутешительный вывод. Если бы единственными добавками к популяции КМ в будущем были запускаемые новые КА и выводящие их на орбиты РН (остающиеся на орбитах по завершении своих миссий), сопутствующий миссиям КМ, продукты деградации поверхности КО и фрагменты взрывов (но не столкновений!), общая популяция КМ продолжала бы свой приблизительно линейный рост. Введение мер по снижению количества взрывов КА и РН и ограничение количества высвобождаемого в полете сопутствующего космическим миссиям мусора может привести к замедлению темпа роста популяции. Но он продолжится, оставаясь линейным. Уплотнение графика запусков ИСЗ приведет к ускорению темпа роста популяции. Столкновения КО, если они продолжатся (а они, без сомнения, продолжатся), потенциально опасны значительным, причем экспоненциальным ростом популяции КМ в будущем.

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

Ученые НАСА называют орбиту нашей планеты гигантской космической помойкой и приводят в подтверждения своих слов это изображение, где желтыми точками изображен весь каталогизированный мусор, обращающийся вокруг Земли

Специалистов всего мира, причастных к изучению и освоению космоса, беспокоит не только текущее состояние ОКП, но и то, что нас ожидает в близком и далеком будущем. Если вникнуть в результаты исследований современного состояния засоренности близкого космоса, и без всяких моделей становится очевидным, что в будущем нельзя ожидать ничего обнадеживающего в этом плане.

Вдумайтесь в следующий факт. С начала космической эры (это более 50 лет) осуществлено более 4700 запусков ИСЗ, и только 10 из них породили одну треть каталога КО. Самое неприятное, что из этой десятки 6 приходятся на последние 10 лет. И это несмотря на постоянные призывы ученых ограничить дальнейшее засорение космоса.

С 1960 г. число каталогизированных КО возрастало почти линейно со средним темпом 220 в год. Так продолжалось до 2007 и 2009 гг., когда случились два события — испытание китайского АСАТа на высоте 850 км и столкновение КА «Иридиум-33» и «Космос-2251», в результате которых каталог пополнился сразу на 5000 новых КО.

Без очищающего действия атмосферы рост популяции КМ был бы еще более впечатляющим. Баланс между процессами образования нового КМ и «поглощения» его атмосферой определяет масштабы и распределение будущей популяции КМ. Этот баланс сильно меняется с высотой орбит. На высотах менее 500 км не стоит ожидать быстрого роста количества КО, а на пиках 11-летних солнечных циклов убыль каталогизированных объектов превышает их прирост. На больших высотах и некоторых высокоэллиптических орбитах попавшие туда КО могут оставаться десятки, тысячи и даже миллионы лет, практически наблюдается только приток КМ.

В США, России, ЕКА, Японии еще с 1980-х гг. начали разрабатывать модели для предсказания изменения состояния засоренности космоса. Эти модели постоянно совершенствуются, и, хотя все они построены при множестве различных допущений (у каждой свои), они, в общем, выполняют схожие операции для предсказания будущих популяций. Для каждого высотного диапазона рассчитывается начальная популяция на основе измерений или моделей текущей популяции. Затем орбиты начальной популяции прогнозируются с использованием детерминированных или статистических методов. При этом некоторые КО удаляются из каждой высотной популяции, другие вводятся (как результат действия возмущающих сил). Как дополнительная вероятность изменения состава популяции учитывается прогноз запуска новых ИСЗ, возможных взрывов и столкновений КО. Если по прогнозу имеет место столкновение или взрыв, включается другая модель — столкновения или взрыва — для оценки последствий. Затем вся процедура повторяется, причем выходные данные первой итерации используются как начальные для второй (т. е. на следующий интервал времени).

Эти модели полезны для прогноза популяции крупного и, в меньшей степени, среднеразмерного КМ. Что касается мелкого, то из-за скудности реальных сведений о его количестве и распределении в пространстве, чрезвычайно трудно оценить текущую популяцию и тем более будущую. Тем не менее, с определенной уверенностью можно утверждать, что:

• количество мелких КО, образующихся в результате разрушений будет увеличиваться с ростом числа столкновений, поскольку при этом образуется огромное количество мелких осколков, что показано и теоретически, и в лабораторных тестах [Potter, 1993];

• количество очень малых частиц на орбитах (таких как мельчайшие фрагменты разрушений, продукты работы твердотопливных двигателей и возрастной деградации поверхностей КО) может быстро и заметно изменяться под сильным влиянием возмущающих сил, так что их популяция в любой момент времени будет очень сильно зависеть от КМ, произведенного за самые последние годы, может быть даже 1_2 года.

На рис. 1 [Liou, 2010] показан полученный с помощью модели LEGEND прогноз техногенной засоренности ОКП на ближайшие 100 лет для нескольких сценариев освоения космоса.

Рис. 1. Прогноз роста количества столкновений крупных НОКО (крупнее 10 см), усредненный по 100 прогонам модели НАСА LEGEND

Верхняя кривая предсказывает резкое увеличение частоты столкновений в случае, если не предпринимать никаких мер по предотвращению засорения ОКП (сценарий 1). Средняя — рост числа столкновений для сценария, в котором 90 % отработавших КА будут удаляться с рабочих орбит (сценарий 2). Нижняя — асимптотически линейный рост числа столкновений при условии полного отказа от дальнейших запусков ИСЗ (сценарий 3). Нелинейный отрезок кривой (сплошной) до 2010 г. — дань накопленному влиянию запусков в предшествующий период. Последняя кривая красноречиво говорит, что, если даже человечество сейчас полностью откажется от космической деятельности, ОКП продолжит засоряться из-за столкновений крупных КО с КМ, причем количество последних продолжит свой рост, по крайней мере, в ближайшие 100 лет.

Рис. 2. Прогноз количества катастрофических столкновений на 200 лет для различных сценариев продолжения освоения космоса

Интересно сравнить представленные на рис. 2 результаты работы той же модели LEGEND (также усредненные по 100 прогонам) для трех других сценариев [Liou, 2011a], в которых регулярные запуски продолжатся, но вместе с тем будут предприниматься довольно жесткие меры по сдерживанию дальнейшего засорения ОКП. Сценарий 4 — на фоне регулярных запусков 90 % отработавших КА уводятся на орбиты захоронения.

Сценарий 5 — кроме мер сценария 4, начиная с 2020 г., ежегодно по два крупных «мертвых» КА принудительно удаляются с орбит. Сценарий 6 — от пятого отличается только тем, что не два, а пять КО принудительно уводятся с орбит. Три верхние кривые учитывают все столкновения, а три нижние (сценарии 7, 8, 9, соответственно) отражают (для тех же сценариев) только катастрофические столкновения (при столкновении на 1 г массы приходится 40 Дж энергии).

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».

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».

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».

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».