Проблема техногенного засорения околоземного космического пространства и основные направления ее решения

Версия для печати

 

Введение

Космос и околоземное космическое пространство в представлении людей  всегда  были безграничными и в начале космической деятельности казалось, что бороздить эти просторы   с точки зрения техногенных рисков не представляет  и никогда не будет представлять опасности. Но эти прогнозы были ошибочными.  Бесконечное околоземное космическое пространство оказалось не таким уж бесконечным, а достаточно предельным, по крайней мере, его отдельные области.

В силу регулярных запусков на орбиту различных искусственных спутников Земли (с 1957 года осуществлено более 4600 запусков КА) и разрушений в космосе объектов ракетно- космической  техники постоянно возрастает насыщенность околоземного космического пространства телами техногенного происхождения. К числу  этих объектов, «заселяющих» околоземное космическое пространство,   относятся  активно функционирующие космические аппараты (КА) и объекты космического мусора. К космическому мусору относятся  вышедшие из строя КА, верхние ступени ракет-носителей (РН), разгонные блоки (РБ),  фрагменты разрушений РН и КА на орбите, технологические элементы, сопутствующие выводу и функционированию КА. Наиболее значимыми для образования космического мусора являются разрушения КА и последних ступеней РН (в том числе разгонных блоков) ,сопровождающиеся образованием облаков из большого числа фрагментов. Эти разрушения часто сопровождаются взрывами, что ведет к неконтролируемому саморазмножению космического мусора. При этом процесс саморазмножения  космического мусора преобладает над процессом самоочищения за счет торможения  на остаточной атмосфере, поэтому количество мусора необратимо нарастает.

В настоящее время численность объектов космического мусора достигла такой величины, что уже становиться  необходимым считаться с реальной опасностью повреждения (уничтожения) дорогостоящей космической техники при возможных столкновениях  с объектами космического мусора. Примером тому может служить произошедшее 10 февраля 2009 года столкновение в космосе  недействующего российского спутника связи  «Космос-2251» и работоспособного американского спутника связи «Иридиум»( рис.1).  Столкновение произошло при относительной скорости соударения более 10 км/c,  в результате чего оба спутника были уничтожены и образовалось облако из более тысячи обломков различных размеров.

 

Рис. 1. Столкновение  на орбите  высотой 1000 км 10 февраля 2009 года российского спутника связи  «Космос-2251» и американского связного спутника «Иридиум»

 

Первые два десятилетия после запуска первого ИСЗ  проблема космического мусора не имела четких очертаний. В этот период запуски РН осуществляли два государства СССР и США и в основном в интересах государственных органов власти. Общее количество пусков составляло до 40-50 в год. Лидером по количеству пусков безусловно был СССР. Начиная  с 1986 года начался  этап  активного освоения рынка космических услуг  и конкуренции на нем  США и Франции.  Несколько позднее к  процессу освоения  рынка космических услуг  подключилась и наша страна. США после катастрофы МТКС «Спейс - Шаттл»  переориентировались на использование парка одноразовых РН для обеспечения гарантированного доступа в космос. Были доработаны  РН Delta 2, Atlas 2, Titan 3 для коммерческого использования. В этот же период к активной космической деятельности приступили, в том числе и на рынке услуг и  другие страны - Индия, Япония, ряд европейских стран, Израиль, КНР. В эти годы был достигнут пик пусковой активности  в мире -116 пусков в 1988 году и в СССР в частности - 95 пусков в 1987 году. Все это, конечно, значительно повысило засоренность околоземного космического пространства и проблема космического мусора стала вполне осязаемой. При этом действующие КА составляют лишь малый процент (до 6%) крупных объектов всей группировки космического мусора.

К крупным объектам космического мусора относятся тела размером более 10 см. На начало 2009 года общее количество таких объектов, официально внесенных в каталог по данным американской системы  контроля  за космическими объектами согласно ежеквартальной сводки НАСА( NASA Debris Quarterly News, vol.12,issue.1,р.12)  составляет около 12700 (рис. 2).

 

Рис. 2. Количественный и качественный состав космического мусора на околоземных орбитах по данным американской системы контроля космического пространства

 

На 31 декабря 2014 года по данным каталога Стратегического командования США  на орбитах находятся 16906 космических аппаратов и объектов космического мусора.

К ним относятся :

     1) вышедшие из строя КА (-23% от общего количества мусора ),

     2) верхние ступени ракет носителей (-13%),

     3) технологические элементы, сопутствующие выведению РН и КА (разгонные блоки, головные обтекатели, проставки, отделяемые блоки с двигательными установками и пр.) -13%),  

     4) так называемый фрагментарный мусор- фрагменты разрушений РН и КА на орбите(-50%) .

Наглядно увидеть, что из себя представляет  реальный космический мусор можно на рис.3, где изображен топливный  бак  разгонного блока «Бриз-М»  российской ракеты « Протон» на полях падения республики Казахстан. Вот объекты такой массы и размеров находятся на околоземных орбитах. Можно легко посчитать  какой кинетической энергией обладают при перемещении в космосе с первой космической скоростью эти фрагменты и представить к каким катастрофическим последствиям может привести их столкновение с обитаемыми станциями. А при соударении на встречных курсах относительная скорость удваивается

 

Рис. 3. Топливный бак  разгонного блока «Бриз-М» на полях падения после аварийного пуска  российской ракеты «Протон»

 

Космический мусор средних размеров - это тела размером 1-10 см. Их общее количество достигает 200000 и постоянно растет  вследствие разрушений КА и взрывов последних ступеней  РН. Эта фракция тоже небезопасна вследствие  их перемещения с космическими скоростями.  И, наконец, существует  космический мусор малых размеров (0,1-1 см), численность которого достигает нескольких миллионов объектов.

Особенностью техногенного засорения  околоземного космического пространства является то, что тела космического мусора  наиболее плотно «заселяют» области рабочих орбит действующих КА от низких (300-900 км), включая солнечно-синхронные, до геостационарных(36000 км). Схематичное  представление на основе компьютерной анимации пояса космического мусора  в области низких  орбит (до 1000 км) и геостационарной орбиты (36000 км)  показано на рис.4 и рис.5 соответственно.

 

Рис. 4. Пояс космического мусора в области низких (до 1000 км) орбит (компьютерная анимация)

 

Рис.5. Размещение космического мусора в области геостационарной орбиты (компьютерная анимация)

 

При сохранении существующей тенденции засорения околоземного космического пространства, в недалеком будущем полет КА в области низких орбит будет мало отличаться от движения по загруженным трассам земных мегаполисов.

Например, значительное повышение вероятности столкновения с космическим мусором в последние десятилетия заставило специалистов ГКНПЦ им. М. В. Хруничева (Россия) при разработке первого элемента международной космической станции (элемента с наибольшим временем существования в условиях космического пространства) установить специальную метеоритную защиту на наиболее  уязвимых участках ее поверхности, чего не требовалось на предыдущих орбитальных станциях.

Еще одной проблемой, возникающей при наличии в околоземном космическом пространстве техногенных объектов, является неконтролируемый сход с орбиты и падение на Землю крупных космических объектов и их несгоревших фрагментов. Особую опасность представляют падающие на Землю и разрушающиеся при входе в атмосферу космические аппараты с ядерными источниками энергии на борту, а также фрагменты ступеней с остатками токсичных компонентов ракетного топлива, способные нанести большой ущерб человеческой деятельности и вызвать серьезные экологические последствия. Примерами таких событий, вызвавших тревогу в правительственных кругах разных стран и большой резонанс мировой общественности, является падение на Землю  фрагментов советских ИСЗ «Космос-954» (1978г.), «Космос-1402» (1983.) и «Космос-1900» (1988г.) с ядерными энергоустановками на борту, а также  прекращение существования и неконтролируемый сход с орбиты  американской орбитальной станции «Skylab» с ее падением на территорию Австралии. Поэтому разрабатывается и реализуется  самостоятельный комплекс работ по снижению факторов, влияющих на загрязнение земной поверхности в результате космической деятельности.

1. Этапы  развития проблемы

Первые работы по оценке засоренности орбит и опасности столкновения с космическим мусором и вызвавшие проявление интереса к этой проблеме у НАСА появились в 1977 году(автор Дональд  Кесслер). А уже в 1981 году НАСА принимает 10-летнюю программу по изучению засоренности околоземных орбит и проблема космического мусора приобретает значение комплексной задачи с системным подходом к ее решению. Очень скоро данная проблема выходит на международный уровень - в 1984 году проводится первый международный семинар по проблеме космического мусора в рамках ХХV конференции  Комитета по космическим исследованиям при Международном совете научных союзов, а в 1987 году Европейское космическое агентство (ЕКА)  организовало рабочую группу по космическому мусору. В этот период к международным  работам по космическому мусору подключились советские ученые - в 1989 году была образована  советско-американская рабочая группа по этой  проблеме. В 1990 году проблема космического мусора нашла отражение в резолюции Генеральной Ассамблеи ООН и в 1993 году был образован Межагентский координационный комитет по космическому мусору- InterAgency Space Debris Coordination Committee (IADC). Благодаря усилиям IADC  вопрос о космическом мусоре был  включен самостоятельным пунктом в повестку дня Научно-технического подкомитета Комитета  ООН  по использованию космического пространства в мирных целях,  на сессии которого  был утвержден многолетний план работы,  позволяющий международной научной общественности сосредоточить свое внимание на применении разных методах оценки космического мусора,  разработке математических моделей засорения околоземного пространства, а также выработке мер по снижению опасного воздействия космического мусора. Российские ученые активно участвуют в данных работах. Так,  одна  из нескольких существующих моделей распределения объектов космического мусора на околоземных орбитах разработана Центром программных исследований РАН Ведутся работы по информационному обмену данными слежения российских и зарубежных средств за этими объектами, совместной разработке алгоритмов обнаружения, сопровождения и селекции.

В июне 2007 года на заседании Комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях были приняты Руководящие принципы предупреждения образования космического мусора  разработанные  Межагентским координационным  комитетом IADS.  (Принципы были одобрены в резолюции Генеральной Ассамблеи ООН № А/ RES/62/217 10 января 2008 г.) Принципы носят рекомендательный характер и представляют собой первый документ, определяющий «кодекс поведения» в космосе. Согласно международному праву эти принципы не являются юридически  обязательными и признается, что могут быть обоснованы исключения из осуществления отдельных принципов или их элементов.

Всего существует семь руководящих принципов предупреждения образования космического мусора :

     1) Ограничение образования мусора при штатных операциях. Орбитальные средства и средства их выведения в космос системы необходимо проектировать таким образом, чтобы не происходило образования мусора при штатных операциях или сведения последствий этого образования к минимуму.

   2) Сведение к минимуму последствий разрушений в ходе полетных операций. Средства ракетно-космической техники ( космические аппараты и орбитальные ступени ракет-носителей, разгонные блоки) следует проектировать таким образом, чтобы избегать отказов, которые могут привести к самопроизвольному разрушению, а в случае выявления состояния, ведущего к такому отказу, планировать и принимать меры по уводу с орбиты и пассивации систем для  избежания их разрушения.

     3)Уменьшение вероятности случайного столкновения на орбите. При проектировании и разработке программы полета КА и РН следует  проводить оценку и принимать меры по ограничению вероятности случайного столкновения с известными объектами путем корректировки времени запуска или проведения  маневров.

   4) Избежание преднамеренного разрушения и других причиняющих вред действий. Учитывая, что увеличивающаяся вероятность столкновения может представлять угрозу для космических операций, следует избегать преднамеренного разрушения любых находящихся на орбите КА и РН, ведущих к образованию существующего длительное время мусора. Если такое разрушение является необходимым, то оно должно происходить на достаточно низкой  высоте для сокращения времени существования образующихся фрагментов.

   5) Сведение к минимуму  возможности разрушений после выполнения программы полета, ,вызываемых запасом энергии. Следует обеспечивать истощение или перевод в безопасное состояние всех бортовых источников запасенной энергии. Пассивация требует удаления всех форм запасенной энергии, включая остатки топлива, газов  под большим давлением и разрядки аккумуляторов.

     6) Ограничение длительного существования КА и орбитальных ступеней РН в районе низкой околоземной орбиты после завершения их программы полета. КА и  орбитальные ступени РН, которые завершили полетные операции на орбитах, проходящие через район низкой околоземной орбиты, должны быть уведены с орбиты контролируемым образом. При невозможности этого они должны быть удалены с орбиты во избежание их длительного нахождения в районе низкой околоземной орбиты. При удалении объектов с орбиты следует учитывать, чтобы мусор,  который способен достичь поверхности Земли, не представлял опасности для людей и имущества, в том числе посредством загрязнения окружающей среды.

     7) Ограничение длительного нахождения КА и орбитальных ступеней РН в районе геосинхронной орбиты (ГСО) после завершения их программы полета. КА и орбитальные ступени РН после выполнения программы полета должны быть оставлены на таких орбитах, которые позволяют избегать их долгосрочное нахождение в районе ГСО.

2 Средства наблюдения за космическим мусором

Основу всех данных о космическом мусоре составляет координатная и некоординатная информация (геометрические и фотометрические характеристики, значения эффективной поверхности рассеивания), получаемая с помощью технических средств наблюдения. В настоящее время  в мире существует  две специализированные системы контроля космического пространства (СККП)- американская SPADATS и российская. Кроме того, имеется довольно значительное количество отдельных  измерительных средств в других государствах - Великобритании , Германии, Франции, Японии и др., эксплуатируемых как государственными, так и  неправительственными учреждениями.

Наиболее совершенными являются средства СККП США и России, которые первыми начали освоение космического пространства. Средства СККП США и России осуществляют наблюдение за всеми объектами, которые могут быть обнаружены  собственными техническими средствами. Полученные в результате наблюдения данные обрабатываются для уточнения параметров орбит, получения некоординатной информации  и ведения регулярно уточняемого каталога космических объектов. Основу средств СККП и США и России составляют радиотехнические, радиолокационные и  оптические системы и комплексы. Радиотехнические средства систем ККП работают по принципу регистрации излучаемых космическими объектами радиосигналов - т.е. работают по активно функционирующим КА. Радиолокационные средства работают по отраженному сигналу в различных диапазонах электромагнитного спектра -от миллиметрового до метрового и обладают разной чувствительностью и обнаружительной способностью.  Это приводит к тому, что в разных областях околоземного космического пространства предельный размер обнаруживаемых и сопровождаемых объектов разный. Сегодня  для низких орбит он составляет 5-10 см, а для геостационарной орбиты -70-80 см.

Оптические средства наблюдают космические объекты в отраженных лучах солнечного света, поэтому ограничением для их применения являются погодные условия.

Российская  СККП и американская  СККП  SPADATS начали создаваться примерно в одинаковое время - в начале 60-тых годов и их развитие шло по близким направлениям. Лучшие информационные возможности системы SPADATS обусловлены, в первую очередь, возможностями размещения ее средств по всему Земному шару - Североамериканский континент, Аляска, Европа, Гавайские острова, также опережением в разработках в области микрорадиоэлектроники ,особенно техники СВЧ.

Радиолокационные и оптические средства систем ККП весьма сложные и уникальные в техническом  исполнении  устройства. На рис.6 показан  общий вид  американской РЛС с фазированной антенной решеткой «Кобра Джейн», дислоцированной на острове Шемия  штат Аляска. Этот радар позволяет определять траектории объектов размером от 5см и является одним из самых совершенных сенсоров для СККП США.  Дальность обнаружения РЛС в соответствии с формулой радиолокации в значительной мере зависит от дальности до цели и ее размеров - эффективной поверхности рассеивания (ЭПР). Только единичные РЛС  системы SPADATS (типа «Кобра Джейн», AN/FPS-85 на авиабазе Эглин, штат Флорида) способны наблюдать объекты на высоких орбитах.

 

Рис. 6. Американская радиолокационная  станция «Кобра Джейн» с фазированной антенной решеткой на острове Шемия (Алеутские о-ва)

 

Отечественные РЛС системы ККП и взаимодействующие с ними РЛС систем предупреждения о ракетном нападении  и противокосмической обороны в соответствии с предназначением располагались по границам СССР - в Мурманске, Печоре,  Белоруссии,  Казахстане, Азербайджане, Иркутске,  на Украине, Камчатке. После распада СССР возможности российской СККП понизились, особенно по показателям охвата контролируемых областей, зон уверенного сопровождения и ряда других. И если по ряду системных показателей российская СККП уступает американской, то по возможностям отдельных средств и эффективности алгоритмов обработки  находимся на том же уровне. Например,  в совместном международном эксперименте по проблеме космического мусора  «Oderacks» российская СККП по данным полигонных средств и  многофункциональной  РЛС с ФАР «Дон-2Н» была способна обнаруживать и сопровождать объекты диаметром 5 см, что  представляло большую проблему для  многих РЛС США.

Оптические  станции  являются  основным источником координатной и некоординатной информации по объектам космического мусора на геостационарной и высокоэллиптических орбитах. Они используются для решения задач поиска, обнаружения и сопровождения объектов, получения их фотометрических характеристик, оценки параметров движения объектов относительно центра масс и получения  их изображений. Оптические посты американской системы GEODSS  расположены в районах Земного шара, отличающихся повышенной прозрачностью атмосферы, таких как Гавайские острова, Канарские острова и ряда других. На рис.7 представлен пост оптического наблюдения на острове Ла-Пальма (Канарские острова).  Это один из самых больших в мире телескопов с диаметром зеркала 10,4 метров. Особенностью его конструкции является очень низкий уровень вибрации оптической системы, что обеспечивает исключительную четкость получаемых изображений. Одними из самых известных в мире телескопов являются близнецы Keck-1 и Keck-2, расположенные на г.Мауи на Гавайских островах на высоте 4200 м над уровнем моря ( рис.8).

 

Рис. 7. Оптический пост наблюдения за космосом (о. Ла-Пальма, Канарские острова)

 

 

Рис.8. Оптическая система на основе двух телескопов Keck-1 и Keck-2 с диаметром зеркала 10 м на горе Мауи (Гавайские острова)

 

Российские оптические средства объединены в составе научной сети оптических инструментов для астрометрических и фотометрических наблюдений (НСОИ АФН) техногенных объектов, включающей  по состоянию на 2009 год 19 пунктов наблюдения в 9 государствах и использующих 26 телескопов различного класса с диаметром зеркала от 22 см до 2,6 м. Общее руководство проектом НСОИ АФН, постановку задач, накопление и анализ результатов осуществляет ИПМ им. М.В.Келдыша РАН во взаимодействии с ОАО МАК «Вымпел». НСОИ АФН является единственным в мире источником информации по опасным малоразмерным (0,2-1м) и слабым (менее 16,5 звездной величины) объектам в области ГСО и высокоэллиптических орбит (ВЭО). В целом  НСОИ АФН обеспечивает возможность:

     - глобального контроля всей  ГСО по долготе (0-360 градусов) и наклонению(0-20 градусов);

     - выборочного контроля объектов на ВЭО типа «Молния» и геопереходных орбитах;

     - автономного обнаружения и регулярного контроля малоразмерных объектов на ГСО и ВЭО с блеском до 20 звездной величины;

     - получения измерений высокой точности - ошибка измерений углового положения 0,4-1 угл. сек.;

     - обработка измерений и получение высокоточных орбит для опасных космических объектов и анализа опасных ситуаций в области высоких орбит.

Характерной особенностью всех оптических постов является наличие на них нескольких телескопов с различными диаметрами зеркал и используемых для обнаружения и сопровождения объектов, получения некоординатной информации, а также изображений целей.

Однако несмотря на сложность и уникальность используемых технических средств наблюдения за космическим мусором, они даже при совместном использовании ( при взаимодействии) не обеспечивают возможность получения достаточно полной информации по технологическим элементам и фрагментарному мусору. Хотя задача обнаружения и сопровождения  вышедших из строя КА и последних ступеней РН решается достаточно уверенно.

3. Направления решения проблемы

В  настоящее время  проблеме космического мусора уделяется большое внимание. Разработан ряд  направлений, способствующих решению данной проблемы на современном уровне развития космической науки и  техники. Основными из них являются:

     - совершенствование методов оценки и прогноза засоренности околоземного космического пространства и построения математических моделей  распределения объектов космического мусора;

     - практические меры по уменьшению засоренности  околоземного космического пространства (увод с орбиты, исключение взрывов на орбите и др.);

     - повышение возможностей наземных и космических средств по наблюдению за космическим мусором, особенно в областях высоких орбит и за малоразмерной фракцией;

     - совершенствование физической защиты КА и орбитальных станций и их жизненно важных систем, использование маневров уклонения от возможного столкновения.

В настоящее время  НАСА, РАН, ЕКА  разработаны ряд математических  моделей распределения  объектов космического мусора на околоземных орбитах, таких  как ORDEM-2000, SPDA и др. Данные модели позволяют рассчитать концентрацию частиц космического мусора для заданной высоты полета КА на любой момент времени. Результаты расчетов имеют хорошую сходимость, несмотря на разный подход к моделированию разрушений, разные способы разбиения околоземного  космического пространства на области по высотам и наклонениям, а  также различные пороговые значения фрагментов, для которых учитываются столкновения.

В ближайшем будущем предстоит согласование различных подходов к моделированию, построение адекватных моделей разрушения различных объектов и получение измерений по мелкоразмерным частицам космического мусора на средневысотных, высокоэллиптических и геостационарной орбитах. Кроме того, весьма актуальной является задача средне- и долгосрочного моделирования засоренности околоземного космического пространства с учетом  мероприятий по ее уменьшению.

Практическим мероприятиям по уменьшению засоренности космического пространства в настоящее время придается большое значение.

Разработан ряд методик, которые реализованы в нормативно-технической документации на создание космических систем и комплексов, регламентирующей требования к перспективным средствам ракетно-космической техники в части уменьшения засорения ими околоземной среды. В ходе проектирования этих средств  и при их функционировании предусматривается комплекс  конкретных мер по выполнению установленных IADS Руководящих принципов предупреждения образования космического мусора, отмеченных выше.

Предусматривается  уменьшение количества деталей, отделяющихся от ракет-носителей в процессе выведения полезных нагрузок на орбиты, а также практически полное исключение орбитальных взрывов как мощнейших источников космического мусора. Так,  например, в ГКНПЦ им. М.В. Хруничева для предотвращения непреднамеренных разрушений на разгонных блоках различных ракет-носителей - 12КРБ (для индийской РН  «GSLV»), « Бриз-КС» ( для отечественной РН « Рокот»), « Бриз-М» ( для отечественной РН  «Протон-М»)  предусмотрена операция по стравливанию давления из системы наддува баков, а на ряде изделий после окончания сроков активного существования для предотвращения разрушения батарей электропитания предусматривается их ускоренная разрядка и отключение зарядных линий.

Реализуется комплекс мер по переводу отработавших свой срок КА на более безопасные орбиты или по удалению их из космического пространства путем ввода в плотные слои атмосферы.  Для геостационарной орбиты по инициативе  IADS согласован  «коридор», из которого должны уводиться отработавшие спутники и доставившие их на орбиту ступени. Исследуется целесообразность применения на практике требования по уводу ступеней низкоорбитальных запусков на орбиту со сроком баллистического существования менее 25 лет.

Это направление приобретает еще большее значение вследствие наметившейся тенденцией по использованию в космическом пространстве малых ( менее 100 кг)  КА. Такие малые КА при определенных экономических преимуществах (меньшая стоимость производства и запуска и др.) могут обладать определенным недостатком - относительно коротким по сравнению с традиционными КА сроком активного функционирования. Поэтому для обеспечения непрерывности решения целевых задач требуется производить довольно частые замены КА на орбите. При этом отработавшие КА  могут оставаться в той же области космического пространства, что и функционирующие, ибо на служебных платформах малых КА при борьбе за каждый килограмм, как правило, не всегда предусматриваются  двигательные установки и запасы топлива для увода КА с рабочей орбиты на орбиту захоронения. В перспективе при создании нано - и  пикоспутников проблема еще более может осложниться, поскольку они довольно быстро становятся объектами космического  мусора, плохо контролируемыми средствами наблюдения за околоземным космическим пространством.

Существует ряд проблем, связанных с обнаружением и сопровождением технологических элементов космического мусора и фрагментарного мусора, таких как:

     - отсутствие априорной информации о таких объектах до их отделения (кроме отечественных запусков);

     - РЛС в штатном режиме работают с повышенным порогом чувствительности и  не могут обнаружить большинство из фрагментов ( для работы по малоразмерным целям используются соответствующие режимы-накопления сигнала и др.);

     -  постоянное сопровождение малоразмерной цели проблематично из-за малого числа высокочувствительных средств;

     - отсутствие единого банка данных по технологическим фрагментам, а также по проводимым орбитальным операциям, приведшим к образованию мусора, в том числе по носителям, снятым с эксплуатации, а фрагменты которых все еще находятся на орбитах.

Особый интерес представляют события разрушения и фрагментообразо- вания  объектов на орбитах с высотой апогея 10-40 тыс.км, используемых для выведения геостационарных и высокоэллиптических КА. На этих орбитах даже весьма крупные объекты сложно сопровождать существующими средствами. Для этого необходимо совершенствование существующих и создание новых наземных технических ( радиолокационных и оптических) средств. Для наблюдения за космическим мусором особое внимание следует уделить созданию орбитальных средств и приборов. Уже в настоящее время на различных КА устанавливаются датчики  соударений с микрочастицами космического мусора. Большой объем данных по засоренности низких орбит получают при регулярном послеполетном обследовании поверхностей МТКС «Спейс- Шаттл», при сервисном обслуживании на орбите орбитальных средств (например, телескопа «Хаблл») и  их возвращении на Землю.

Традиционным направлением защиты от космического мусора  является наращивание технологической защиты, резервирование жизненно важных систем, проведение по данным о предполагаемых столкновениях маневров уклонения.

Еще одним направлением защиты орбитальных средств от космического мусора является использование CALS-технологий для обеспечения реализации на всех этапах жизненного цикла космических средств - от разработки до завершения эксплуатации информационной поддержки разработчика и заказчика КА данными о распределении космического мусора по высотам и наклонениям. Эти данные могут использоваться соответствующими службами (проектирования средств, управления ими и др.) для выбора различных адекватных складывающимся условиям защитных мер - расчета и выбора уровня технологической защиты, выбора наименее опасных с точки зрения возможных столкновений высот и наклонений орбит, быстрого увода на безопасную орбиту и др.

Все это только начало решения проблем засоренности космического пространства и защиты орбитальных средств от космического мусора. Необходимо продолжение комплексных исследований по системному анализу процессов засорения космического пространства и распределения частиц вокруг Земли, математическому моделированию их движения, а также по разработке комплекса защитных мер с использованием самых современных технологий.

Автор: И.Н. Голованев 


 Список использованной литературы:

1. В.Л.Иванов, В. А. Меньшиков, Л.А. Пчелинцев, В.В. Лебедев. Космический мусор. Проблема и пути ее решения. т.1, М.,Патриот,1969.

2. А.А. Медведев. Особенности жизненного цикла наукоемкой космической техники. Российская энциклопедия CALS. Авиационно-космическое машиностроение.Гл. ред. А.Г. Братухин. М.,ОАО «НИЦ АСК»,2008. 31-106с.

3. Л.И. Назаренко. Построение высотно-широтного распределения объектов в околоземном космическом пространстве. Проблема загрязнения космоса (комический мусор). Сб. научных трудов. М., ИА РАН,1993г.

4. В.А Агапов. Работы по проблеме космического мусора. Сбор, хранение и анализ измерительной информации по объектам техногенного происхождения.,http/1fvn /astronomer/ru/report/.

5. Киселев А. И., Медведев А. А., Меньшиков В. А. Космонавтика на рубеже тысячелетий. Итоги и перспективы. - М.: Машиностроение, 202.

6. Голованев И.Н. Федеральная система мониторинга объектов и ресурсов. Основы построения и технической реализации. - М. : СИП РИА,2006.

03.08.2015
  • Эксклюзив
  • Невоенные аспекты
  • Войска воздушно-космической обороны
  • Россия
  • США
  • Космос
  • XXI век