Мониторинг мелкого космического мусора. Часть I

060812 0857 2 Мониторинг мелкого космического мусора. Часть I

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.

 

060812 0857 3 Мониторинг мелкого космического мусора. Часть I

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. НАСАНациональное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (англ. National Aeronautics and Space Administration) — агентство, принадлежащее федеральному правительству США, подчиняющееся непосредственно вице-президенту США и финансируемое на 100 % из государственного бюджета, ответственное за гражданскую космическую программу страны. Все изображения и видеоматериалы, получаемые НАСА и подразделениями, в том числе с помощью многочисленных телескопов и интерферометров, публикуются как общественное достояние и могут свободно копироваться. 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 НАСАНациональное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (англ. National Aeronautics and Space Administration) — агентство, принадлежащее федеральному правительству США, подчиняющееся непосредственно вице-президенту США и финансируемое на 100 % из государственного бюджета, ответственное за гражданскую космическую программу страны. Все изображения и видеоматериалы, получаемые НАСА и подразделениями, в том числе с помощью многочисленных телескопов и интерферометров, публикуются как общественное достояние и могут свободно копироваться.. 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 НАСАНациональное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (англ. National Aeronautics and Space Administration) — агентство, принадлежащее федеральному правительству США, подчиняющееся непосредственно вице-президенту США и финансируемое на 100 % из государственного бюджета, ответственное за гражданскую космическую программу страны. Все изображения и видеоматериалы, получаемые НАСА и подразделениями, в том числе с помощью многочисленных телескопов и интерферометров, публикуются как общественное достояние и могут свободно копироваться. 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».


Найти на unnatural: Мониторинг мелкого космического мусора Часть
Автор: admin | 8 Июнь 2012 | 410 просмотров

Новые статьи:

Оставить комментарий:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100