Космический мусор - угроза развитию нашей цивилизации презентация

Что такое космический мусор?
ГОСТ 52925-2008.
Пункт 3.7. Космический мусор:
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.

Проблема космического мусора на ОКП
Идёт непрерывный процесс накопления КМ на 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.

Проблема космического мусора на ОКП
«Перспективы»: рост количества мусора в ОКП 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).

Проблема радиоактивного космического мусора на ОКП
КА УС-А функционировали на орбитах 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.

Прохождение фрагмента OPS 4682 DEB на расстоянии ~186 км от 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)

Проблема радиоактивного космического мусора на ОКП
Обычный космический мусор не 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.

Мгновенная картина расположения 75 потенциально радиационно опасных объектов космического мусора ( КА с ЯЭУ и их фрагменты, выявленные по доступным источникам).

Космические объекты, потенциально представляющие угрозу радиоактивного загрязнения ОКП, должны оставаться 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.

Цель освоения космоса.
Для переселения на другие планеты.
Циолковский К.А.

Общая динамика изменения популяции космических объектов в околоземном пространстве
(по данным Европейского Космического Агентства)

Распределение космического мусора на высотах от 100 до 2000 км

История запусков на ОКП
60 YEARS OF SPACE ACTIVITY
In almost 60 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.

Требования по ограничению техногенного засорения ОКП
В соответствии с ГОСТ Р 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.

Защищаемые области ОКП

Пути решения проблемы КМ
1. Отбуксировка потенциально опасных (находящихся в наиболее 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.

Пути решения проблемы КМ
1. Отбуксировка потенциально опасных (находящихся в наиболее 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.

Пути решения проблемы КМ
И наиболее экологический метод борьбы с КМ – это помочь процессу самоочищения ОКП.
Для этого нужно привлечение сил фундаментальной науки.

О наших исследованиях (ИНАСАН)

Приоритетное направление наших исследований в рамках тематики:
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.

Звенигордская обсерватория ИНАСАН
Звенигородская обсерватория расположена в 40 км от Москвы (φ = +550 41’ N, λ = 2 h 27 m E, H = 180 m ).

Телескоп Сантел-500 Звенигородской обсерватории ИНАСАН во время наблюдений

Терскольская обсерватория. Башня телескопа Цейсс-2000.

. Телескоп Цейсс-2000. Терскольский филиал ИНАСАН

Телескоп Цейсс-100. D = 1 m, F = 13 m
Обсерватория Санглох. Таджикистан.

Башня телескопа Цейсс-100.
Обсерватория Санглох. Таджикистан.

Кривая блеска фрагмента № 1432 по результатам наблюдений 27 октября 2006 г. UTC с 21 ч 19 мин до 21 ч 24 мин. Телескоп Цейсс-1000 вСимеизкой обсерватории.

Обнаружение ранее не наблюдавшихся малоразмерных фрагментов КМ.

В 2012 году впервые наблюдался объект геостационарной 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.

СКО = 0.07” как по RA так и по DECL
Оценки точности измерений по данным наблюдений объекта 10294 в Терскольской обсерватории на телескопе Цейсс-2000. 10 октября 2018 г. Интервал наблюдений 90 минут.

Статистика наблюдений «нового» объекта (№ 95334).
Дата Продолжительность Число 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

В октябре 2018 года состоялось 9 ночей наблюдений объектов космического 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.

Элементы орбиты «новых» объектов КМ на основе измерений на коротких дугах

Новые объекты
70100, 16.10.2018
Период изменения блеска 2.1 минуты

Исследования особенностей движения КМ

Элементы орбит 10294 и 90073 по наблюдениям в августе 2018 г. Обсерватория Санглох. 8 ночей наблюдений.

Наблюдательные данные объекта 90073

Период 392 суток с двумя максимумами и двумя минимумами.
Модель вариаций величины A/m
объекта 90073

Параметры модели на интервале
от 12.10.2013 до 08.11.2014:
Общий 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

Объект 90073. Сравнение модели изменения А/m с наблюдениями . Синие точки - расчёт по модели (по наблюдениям за 2009- 2014 годы), красные квадратики - получены по наблюдениям.

Отдайте нам свой космический мусор….
Каждая проблема имеет решение. Единственная трудность заключается в том, чтобы его найти.
Эвви Неф