Космический мусор - угроза развитию нашей цивилизации

Кафедра астрономии и космической геодезии КФУ, г. Казань. 2-3 октября 2019
Шестая

молодежная школа-конференция «Космическая наука»

все находящиеся на околоземной
орбите космические объекты
искусственного происхождения
(включая фрагменты

или части
таких объектов), которые закончили своё активное функционирование.
Пункт 3.8. Техногенное засорение:
Процесс образования новых
объектов, пополняющих состав КМ
в околоземном космическом
пространстве.

ОКП. Особенно увеличилось в последние годы:
11 янв. 2007 г.- взрыв

Китайского метеоспутника Феньюн 1С с образованием более 3000 фрагментов. На 19 сентября 2014 г. – на околоземной орбите осталось 2664.
10 февр. 2009 г. – столкновение Иридиум-33 с Космос-2251. На 19 сентября 2014 г. 1115 фрагментов Космос-2251 и 375 фрагментов Иридиум-33.
Но проблема не в этом. Около 20 тысяч космических объектов – это крупные и каталогизированные объекты. Т.е. мы знаем когда и где они находятся и умеем прогнозировать их движение. Их не так много для огромного ОКП. Но:
1. Вокруг нашей Земли вращается огромное количество малоразмерных фрагментов КМ. Всего по разным оценкам (радарные измерения для статистики, и измерения с КА) количество КМ крупнее 1 см на ОКП превышает 700 тысяч.
2. Большая часть этого мусора распределена в 2-х областях только (до 1000 км от Земли и на геостационарной орбите), где работают большинство КА.
3. Уже начался процесс саморазмножения КМ (синдром Кесслера). Космические объекты разрушаются и их количество (не масса) растёт и будет расти уже без нашей космической деятельности.

может привести к:.
1. Невозможности пилотируемых полётов на высотах ниже

1000 км уже через несколько лет,
2. Резкому сокращению времени функционирования КА на высотах 200-1200 км и на ГСО: от нескольких десятков до ста лет.
3. Далёкая перспектива – невозможность вывода КА за пределы земной атмосферы через облако мусора и прекращение освоения ОКП (через ~300 лет).

высотой всего лишь 260 х 280 км, по окончании работы

выполнялся увод радиационно-опасной части аппарата на орбиту захоронения высотой 900 х 950 км. В двух случаях перевод на орбиту захоронения не был осуществлен.
«Космос-954» упал 24 января 1978 г. в Канаде, вызвав радиационное загрязнение местности.
На доработанном «Космосе-1402» таких серъёзных последствий не наступило: отделённая от спутника активная зона реактора 7 февраля 1983 г. разрушилась без вреда над Атлантикой.
Третий инцидент произошёл с «Космосом-1900», на котором увод реактора был выполнен 30 сентября 1988 г. по резервной схеме за пять суток до входа в КА атмосферу Земли. Этот случай также получил широкую огласку, и, несмотря на то, что аппарат успешно справился с нештатной ситуацией, запуски КА УС-А были прекращены.

ИСЗ КОРОНАС-Ф в области экватора вместе с аппроксимирующим фоновым полиномом,

построенным по реальным данным о скорости счета на аналогичном участке орбиты ИСЗ КОРОНАС-Ф (а) и то же событие с вычетом этого полинома (б)

представляет такой угрозы для людей, как радиоактивный мусор.
До заключения

договора 1963 года ядерные испытания проводились США и СССР на земле, в атмосфере и в космосе. В августе-сентябре 1958 г. США провели серию взрывов в космосе на высотах от 160 до 750-и км. СССР такие испытания начал в октябре 1961 г.

( КА с ЯЭУ и их фрагменты, выявленные по доступным

источникам).

на орбитах «захоронения» много сотен лет, как было запланировано.
Однако,

это верно лишь при допущении неизменности их физических характеристик, в частности, отношения площадь/масса.
Вероятность столкновения с элементами КМ уже не действующих и находящихся на орбитах «захоронения» КА с ЯЭУ на борту резко увеличилась за последние 4 года.
Более половины наблюдаемых элементов КМ имеют отношение площадь/масса более 1 кв.м/ кг.

данным Европейского Космического Агентства)

years of space activities, more than 5250 launches have resulted

in some 42 000 tracked objects in orbit, of which about 23 000 remain in space and are regularly tracked by the US Space Surveillance Network and maintained in their catalogue, which covers objects larger than about 5–10 cm in low-Earth orbit (LEO) and 30 cm to 1 m at geostationary (GEO) altitudes. Only a small fraction – about 1200 – are intact, operational satellites today.
This large amount of space hardware has a total mass of more than 7500 tonnes.

52925-2008 выделены 2 защищаемые области: Геостационарной орбиты (сегмент сферической оболочки

ОКП 35786 +/- 200 км) и низкоорбитальная область (сферическая область ОКП с высотой не более 2000 км от поверхности Земли).
Требования разработаны по предотвращению преднамеренных разрушений КО, после окончания их активного функционирования, предотвращению их столкновений, по уводу КО после окончания и функционирования в зоны захоронения или на орбиты с ограниченным сроком их баллистичекого существования.

заселённых областях ОКП и/или уже начинающих разрушаться) крупных космических объектов

с околоземной орбиты. Это реально возможно. На сегодняшний день технически и экономически можно ежегодно «снимать» с орбиты 30-40 КО. Но это только замедлит процесс техногенного засорения ОКП. И невозможно буксировать десятки тысяч КО, тем более сотни тысяч малоразмерных (менее 5 см).
2. Многочисленные проекты по изменению орбит КМ воздействием на них лазерным или другим излучением с поверхности Земли или из космоса. Технология не отработана. Вызывает опасения, что это приведёт к ещё большому засорения ОКП. Тем более это приведёт к милитаризации космоса.
3. Создание искусственного облака в избранных областях ОКП, чтобы КМ тормозился об него и сгорел. попав в верхние слои земной атмосферы.

заселённых областях ОКП и/или уже начинающих разрушаться) крупных космических объектов

с околоземной орбиты. Это реально возможно. На сегодняшний день технически и экономически можно ежегодно «снимать» с орбиты 30-40 КО. Но это только замедлит процесс техногенного засорения ОКП. И невозможно буксировать десятки тысяч КО, тем более сотни тысяч малоразмерных (менее 5 см).
2. Многочисленные проекты по изменению орбит КМ воздействием на них лазерным или другим излучением с поверхности Земли или из космоса. Технология не отработана. Вызывает опасения, что это приведёт к ещё большому засорения ОКП. Тем более это приведёт к милитаризации космоса.
3. Создание искусственного облака в избранных областях ОКП, чтобы КМ тормозился об него и сгорел. попав в верхние слои земной атмосферы.

– это помочь процессу самоочищения ОКП.
Для этого нужно привлечение

сил фундаментальной науки.

мониторинг высоких околоземных орбит

(свыше 20000 км), включая область геостационарной орбиты (ГСО). Поддержание Российского каталога каталогизированных малоразмерных космических объектов, обнаружение и каталогизация ранее не наблюдавшихся системами контроля космического пространства (как США так и России). Определение физических характеристик фрагментов (кривые блеска объектов, отношение Площадь/ масса и др.). Улучшение теории движения КМ.
Главное прикладное значение выполняемой программы наблюдений:
обеспечение возможностей предупреждения об опасных сближениях функционирующих космических аппаратов с техногенным космическим мусором.

(φ = +550 41’ N, λ = 2 h 27

m E, H = 180 m ).

Санглох. Таджикистан.

г. UTC с 21 ч 19 мин до 21 ч

24 мин. Телескоп Цейсс-1000 вСимеизкой обсерватории.

области слабее 21-й звёздной величины, что по оценкам соответствует фрагменту

размером менее 10 см

Аппаратурные возможности наблюдательного комплекса телескопа Цейсс-2000

Изменение блеска неизвестного фрагмента по наблюдениям в ночь с 6 на 7 сентября 2012 г.

точности измерений по данным наблюдений объекта 10294 в Терскольской обсерватории

на телескопе Цейсс-2000. 10 октября 2018 г. Интервал наблюдений 90 минут.

точек
наблюдений
16.10.09 1,5 часа 260
17.10.09

1,4 часа 103
18.10.09 8 мин. 16
4 мин. 12
6 мин. 9
19.10.09 4 мин. 14
4 мин. 19
4 мин. 13
20.10.09 21 мин. 961
6 мин. 81
7 мин. 29
21.10.09 15 мин. 32
3 мин. 11

мусора на телескопе Zeiss-2000 ТФ ИНАСАН.

Было получено 10677 измерений 136

объектов, в том числе давно утерянных фрагментов и более 15-ти ранее не наблюдавшихся.

дугах

г. Обсерватория Санглох. 8 ночей наблюдений.

величины A/m объекта 90073

интервал 392 дня разделён на четыре интервала по 98 дней.

ui, vi – начало и конец короткого интервала
ti – середина интервала
ai – приближённое значение параметра A/m в момент ti
Ai – амплитуда восходящей или нисходящей ветви синусоиды.

Модель вариаций величины A/m объекта (90073)

Бахтигараев Н.С., Левкина П.А., Чазов В.В. // Астр. Вестн., 2016

точки - расчёт по модели (по наблюдениям за 2009- 2014

годы), красные квадратики - получены по наблюдениям.

заключается в том, чтобы его найти.

Эвви Неф