Международная научная оптическая сеть наблюдений за околоземным космическим пространством - результаты первых лет работы и перспективы
В.Агапов, И.Молотов
Российская Академия Наук
Институт прикладной математики им. М.В.Келдыша
Доклад, представленный на 45-й сессии НТПК
Комитета ООН по использованию космического пространства
в мирных целях
11-22 февраля 2008, Вена
Сеть НСОИ АФН
Научная сеть оптических инструментов для астрометрических
и фотометрических наблюдений (НСОИ АФН), представленная
в презентации на 44-й сессии НТПК, получила дальнейшее
развитие.
В 2007 г. продолжено количественное и качественное
расширение сети и круга решаемых задач.
На начало 2008 г. НСОИ АФН объединяет:
- 18 научных учреждений в 9 государствах
- 18 обсерваторий
- 25 телескопов
- более 50 наблюдателей и исследователей
Общее руководство проектом, постановку задач, накопление и
анализ результатов осуществляет ИПМ им. М.В.Келдыша РАН
Структура НСОИ АФН
- сеть оптических обсерваторий:
- поисково-обзорная подсистема для ярких объектов в области ГСО
- подсистема обнаружения и сопровождения фрагментов космического мусора
- подсистема для наблюдения ярких объектов на высокоэллиптических и низких орбитах
- центр планирования наблюдений и обработки данных
- база данных космических объектов
- группа технической и программной поддержки
- группа планирования работ
Научная сеть оптических инструментов для астрометрических и фотометрических наблюдений (НСОИ АФН)
Поисково-обзорная подсистема для ярких объектов
The subsystem is based on 22-cm class instruments with FOV up to 4.8°
Подсистема обнаружения и сопровождения фрагментов космического мусора
Цели проводимых исследований
- определение фактической населённости орбит
- совершенствование используемых моделей движения
- определение вероятных источников образования обнаруженных объектов
- верификация существующих моделей распределения космического мусора
- оценка опасности, которую представляют фрагменты для КА на высоких орбитах в настоящем и будущем
- отработка технологий изучения объектов космического мусора на различных орбитах с помощью оптических инструментов
Задачи проводимых исследований
- обнаружение и длительное сопровождение как можно большего количества неизвестных до настоящего времени слабых (и, в первом приближении, малоразмерных) объектов на высоких орбитах
- формирование «непрерывного» орбитального архива для наблюдаемых объектов
- исследование баллистической эволюции обнаруженных новых объектов и её соответствия используемым моделям
- изучение физических свойств наблюдаемых объектов
- анализ орбитальной эволюции и выявление возможных опасных ситуаций
- анализ вероятных источников образования объектов, моделирование обстоятельств образования объектов
- анализ фактического распределения управляемых и неуправляемых объектов в области ГСО
- изучение особенностей движения активных КА, управляемых разными операторами, но размещёнными в окрестности одной и той же точки на ГСО
- разработка стандартов представления и распространения различных данных об орбитальной обстановке
Возможности сети НСОИ АФН
На начало 2008 г. НСОИ АФН имеет возможность:
- Глобального контроля всей дуги ГСО по долготе (0°-360°) и наклонению (0°-20°)
- Выборочного контроля объектов на ВЭО типа «Молния» и геопереходных орбитах
- Автономного обнаружения и регулярного контроля малоразмерных (0.2-1 м) объектов на ГСО и ВЭО с блеском до 20 зв. величины
- Получения измерений высокой точности (ошибка измерений углового положения - 0.4-1 угл. сек)
- Обработки измерений и получения высокоточных орбит для опасных космических объектов
- Анализа опасных ситуаций в области высоких орбит
- Проведения экспериментальных наблюдений низкоорбитальных и высокоэллиптических объектов
Результаты, полученные в 2007 г. по изучению области ГСО
- Достигнута глобальность покрытия области ГСО, что принципиально важно при проведении исследований засорённости ОКП
- С июня 2007 г. осуществлён выход на режим полных обзоров ГСО в диапазоне долгот 31.5° з.д. – 90° в.д. в полосе шириной ±16° относительно экватора
- Общее количество полученных измерений - ~230000
- Сопровождается объектов в области ГСО и на ВЭО - 1690, в т.ч. 143 новых объекта с блеском ярче 15m , данные по которым ежегодно публикуются в «ESOC Classification of Geosynchronous Objects». Последний выпуск – февраль 2008 г.
- За 3 последних года обнаружено 368 ранее неизвестных фрагментов слабее 15m на высоких орбитах, в т.ч. с большим отношением площади к массе. Результаты публикуются в ежемесячном бюллетене High Geocentric Orbit Space Debris Circular
- В 2007 г. выявлены случаи внезапных изменений в орбитальном движении пассивных КА на ГСО (КА «Купон» 1997-070A, КА «Радуга» 1993-013A и др.), обусловленные дополнительным воздействием пока неустановленной природы
- Накоплен наблюдательный материал, достаточный для анализа особенностей удержания КА в орбитальной позиции при одновременном размещении КА других операторов в той же позиции
Высокоорбитальные фрагменты
Распределение блеска для 350 фрагментов
Распределение отношения A/m для 163 фрагментов
Распределение плоскостей орбит для 353 фрагментов
Распределение большой полуоси и эксцентриситета орбит для 272 фрагментов
Распределение высоты апогея и перигея орбит для 272 фрагментов
Особенности наблюдений фрагментов
Объект 90082 (A/m=9.98 м2/кг)
Наблюдения 14.09.2007, ЗТШ (2.6 м)
Разные механизмы образования высокоорбитальных фрагментов
Фрагменты в области ГСО обнаружены на разных типах орбит, как дрейфующих, так и либрационных. Это означает, что образование фрагментов осуществляется за счёт разных механизмов:
- Для объектов на либрационных орбитах -> отделение с малой относительной скоростью
- Для объектов на дрейфующих орбитах -> низкоскоростные отделения от объектов на орбитах захоронения или высокоскоростные от любых объектов в области ГСО, например, в результате разрушений -> дополнительные исследования необходимы для выявления наиболее вероятного сценария
Результаты, полученные в 2007 г. по объектам на низких и высокоэллиптических орбитах
Проведены успешные эксперименты по независимому обнаружению и сопровождению фрагментов разрушения РБ «Бриз-М» (#28944), Блока ДУ СОЗ (#25054) и КА Фенъюнь-1C (#25730) с помощью оптических инструментов с малой апертурой (22 см)
В области ВЭО открыто около 100 ранее не известных ярких КО и ещё более 150 неизвестных слабых объектов на ВЭО наблюдалось на коротких интервалах времени.
Наблюдение фрагментов на низких орбитах
Распределение блеска в наблюдениях низкоорбитальных объектов 29746 (средний размер 25 см, рис. справа) и 30457 (средний размер 26 см, рис. слева)
Наблюдение фрагментов на низких орбитах и ВЭО
Характерные кривые блеска при наблюдении ранее не известных эллиптических объектов и низкоорбитального объекта 16453
НСОИ АФН с 2009 г.
- > 30 телескопов от 15 см до 2,6 м
- Контроль всех ГСО-объектов > 1 м вдоль всех 360 градусов
- Способность обнаруживать и сопровождать слабые объекты до 21 зв. вел.
- Контроль большей части ВЭКО > 1 м
- Возможности наблюдать НОКО
- Периодический выпуск информационных бюллетеней
- Регулярно обновляемый Интернет-ресурс с орбитальной информацией по высокоорбитальным объектам
Выводы
Произведен качественный скачок в исследовании области ГСО: контролируется вся область и налажены регулярные обзоры в широкой полосе, достигнута полнота информации по объектам ярче 15m
Обнаружение нескольких сотен ранее не известных ярких объектов в области ГСО и ВЭО показывает наличие существенных пробелов в информации об этих областях пространства и как следствие несовершенство моделей распределения объектов.
Налажен процесс обнаружения и устойчивого сопровождения значительного количества малоразмерных фрагментов на высоких орбитах (всего получено более 100000 измерений по ~450 фрагментам).
Получаемая информация регулярно публикуется и доступна исследователям
Сеть НСОИ АФН интенсивно развивается и в ближайшее время будет способна осуществлять контроль всех ярких объектов на ГСО и ВЭО.
Показана принципиальная возможность использования оптических инструментов с малой апертурой для получения высокоточных измерений по малоразмерным низкоорбитальным объектам, в т.ч. представляющим опасность для функционирующих КА.
Размещен 25 февраля 2008.
|
