2
Содержание
стр.
Введение.....................................................................4
Глава I. Анализ методов решения основной задачи фотометрии искусственных объектов при оптическом мониторинге
околоземного пространства....................................................9
1.1. Космический мусор в околоземном пространстве
и его воздействие на природу Земли...........................................9
1.2. Факторы, влияющие на блеск ИКО и элементов
искусственного космического мусора..........................................19
1.3. Обзор методов решения прямой задачи фотометрии ИКО
и элементов иску сственного космического мусора.............................24
а). Расчет диффузной составляющей блеска ИКО........................25
б). Расчет зеркальной составляющей блеска ИКО.......................28
в). Расчет блеска ИКО и элементов нскуссгоенного
космического мусора при смешанном отражении......................31
1.4. Методы решения обратной задачи фотометрии ИКО и элементов
искусственного космического мусора..........................................34
1.5. Выводы................................................................40
Глава II. Разработка комплексной установки для физического моделирования оптических характеристик геостационарных ИСЗ
как объектов околоземного космического пространства.........................41
2.1. Требования к условиям проведения физического моделирования............41
2.2. Анализ основных конструктивных характеристик установки
для моделирования оптических характеристик геостационарных ИСЗ..............44
2.3. Методика проведения экспериментов по физическому моделированию
оптических характеристик геостационарных ИСЗ и элементов их поверхностей................................................................52
а). Определение спектральной яркости поверхности ГИСЗ...............55
з
б). Определение относительной величины светового потока, рассеянного моделью геостационарного ИСЗ...........................57
в). Точность проведения экспериментов по моделированию оптических свойств ИКО и их поверхностей...........................58
2.4. Выводы...............................................................61
Глава III. Исследование фотометрических и спектральных характеристик-материалов поверхностей ИКО и космического мусора..........................63
3.1. Исследование рассеяния излучения различными материалами
поверхностей ИКО...........................................................63
а). Зеркальное отражение...........................................65
б). Диффузное рассеяние............................................66
3.2. Анализ спектральных характеристик материалов
поверхностей ИКО...........................................................76
3.3. Выводы...............................................................87
Глава IV. Анализ метода физического моделирования оптических характеристик геостационарных ИСЗ с целью использования его результатов при мониторинге околоземного космического пространства.....................................89
4.1. Исследование кривых блеска физических моделей
геостационарных ИСЗ........................................................89
4.2. Анализ экспериментальных нолей рассеяния физических моделей геостационарных ИСЗ с целью идентификации элементов
их конструкции.............................................................98
4.3. Вероятностные характеристики идентификации элементов
конструкции геостационарных ИСЗ по данным физического моделирования их оптических характеристик.................................106
4.4. Выводы..............................................................115
Заключение................................................................116
Литература................................................................118
Приложение................................................................128
14
отметить зону пилотируемых полетов на высотах около 300 км и солнечно-синхронные орбиты. Геостационарная орбита наиболее плотно заселена объектами в количестве около 600 (из них более 100 - российские). Ежегодно к ним прибавляется около 20 - 30 новых плюс значительное количество обломков как от вспомогательного оборудования, так и старых разрушившихся спутников. К ним по засоренности примыкают солнечно-синхронные орбиты. На высотах 800 - 1000 КМ долгое время располагалась основная масса спутников с ядерными энергетическими устройствами на борту, поскольку здесь они могут существовать сотни лет до полного исчезновения продуктов ядерного распада.
Для оценки опасности существования осколочного мусора на низких орбитах в зоне пилотируемой космонавтики были проведены эксперименты по регистрации ударов частиц мусора по специальным экранам. За два месяца нахождения таких экранов в космосе было зафиксировано до 35 тысяч ударов на площадь в 130 кв. м. Анализ показал, что удары были как искусственного (в том числе и от обломков ядерных реакторов), так и естественного происхождения.
В 1996 г. произошло первое столкновение искусственных объектов в космосе: обломок от французской ракеты столкнулся с французским спутником. Достаточно велика опасность столкновений спутников и искусственного мусора на геостационарной орбите, где часто в одном долготном окис работают по несколько спутников. Возможные последствия столкновений спутников с частицами космического мусора варьируются от эрозии элементов конструкций ИСЗ до взрыва и полного разрушения. В настоящее время опасность столкновения крупного ИСЗ с частицами размером более 1 см стала вполне реальной. Ориентировочная современная оценка их - I в год. Эго чревато возникновением лавинообразного процесса загрязнения, что может привести к невозможности дальнейшей космической деятельности
К этому добавляются взрывы спутников на орбите и на последнем участке выведения их на орбиту, которые начатись еще на заре космической эры. Так, например, взрывы вторых ступеней семи ракет Дельта увеличили объем искусственного космического мусора на 1300 наблюдаемых и каталогизирован-
15
пых фрагментов. В 90-х годах взрывы происходили с верхними ступенями ракет Титан, Космос, Лриан, Рокот, Пегас [102].
Если со столкновениями в околоземном пространстве дела обстоят пока более или менее благополучно, обстановка с падениями спутников и космического мусора на Землю может оказаться значительно более серьезной. В среднем большие куски орбитального мусора с площадью сечения более 1 кв. м надают на Землю раз в неделю. В 1978 г. Космос-954 упал в северной Канаде, через год обломки орбитальной станции Скайлэб рассыпались над Австралией, неудачный запуск первого навигационного спутника с ядерной установкой рассеял радиоактивные материалы над Индийским океаном. Большой резонанс вызвали также падения ИСЗ Космос-1686 (1991 г.). Космос 398 (1995 г.), СЬіпа-40 (1996 г.), ОКС Салют-7.
Материальный состав космическою мусора соответствует составу элементов конструкций искусственных космических объектов, в результате разрушения которых он и возникает (табл. I) [82].
В структуру техногенного космического мусора входят также продукты экспериментов в космосе, попадающие после разрушения объектов на орбиты и падающие на Землю: продукты распада вещества космических ядерных реакторов, продукты технологических и биологических экспериментов, большое число частиц окиси алюминия, попадающие в космос и верхнюю атмосферу в результате работы реактивных двигателей, остатки ракетного топлива, окислителя и т.д. [117].
Следует отметить, что в настоящее время отсутствуют детальные исследования влияния на биосферу Земли искусственного мусора, попадающею в нее из околоземного пространства. Однако, проблема уже поставлена и в ближайшем будущем такие исследования планируется развернуть [91].
Можно перечислить воздействия, исследования которых следует провести в первую очередь. Это, во-первых, ущерб от прямого ударного воздействия остатков космических аппаратов [83. 102, 117]. Загрязнение атмосферы, почвы и водного покрова планеты остатками топлива. Загрязнение атмосферы частицами окиси алюминия микронных размеров, могущее в большой степени повлиять па
- Київ+380960830922