ПулКОН ::: "Динамика-КМ"

Отработка новых средств и методов наблюдений космических объектов с блеском 16-19 звездной величины.
Экспериментальное исследование засоренности области геостационарной орбиты (ГСО), включая разработку уточненного каталога крупных ГСО-объектов и архива орбит малоразмерных фрагментов.
Получение экспериментальных данных по фрагментам космического мусора для верификации и корректировки статистических моделей техногенной обстановки в ОКП, оценки потенциальной опасности облаков фрагментов для активных КА, прогнозирования опасных сближений с КА при выводе на орбиту и функционировании в точках стояния.
Совершенствование теории и моделей движения ГСО-фрагментов с высоким отношением площади к массе.
Выборочный мониторинг крупных и малоразмерных объектов на геостационарной и высокоэллиптических орбитах, пересекающих орбиту заданных КА на ГСО.

В результате выполнения НИР будут разработаны:

улучшенная теория движения высокоорбитальных КО с высоким отношением площади к массе;
уточненный каталог геостационарных объектов, в том числе уточненный перечень взорвавшихся объектов;
архив орбит малоразмерных фрагментов на ГСО;
база данных высокоэллиптических объектов, пересекающих ГСО;
динамическая база данных по высокоорбитальным КО для верификации и корректировки статистических моделей техногенной обстановки в ОКП, оценки потенциальной опасности фрагментов для активных КА, прогнозирования опасных сближений;

Использование первых результатов возможно с конца 2007 г.

ГСО представляет собой ограниченный уникальный природный ресурс. Популяция ГСО-объектов значительно увеличивается с каждым годом, при этом все объекты остаются в области ГСО навсегда. Имеются области ГСО с повышенностью плотностью КО, регулярно случаются опасные сближения. Количество выработавших ресурс спутников, ступеней ракет и операционных фрагментов, сопровождающих каждый запуск, уже достигло уровня, представляющего серьезную угрозу для функционирующих космических аппаратов (КА). Обеспечение стабильной работы КА невозможно без знания текущей обстановки, анализа источников и закономерностей эволюции космического мусора (КМ). Неконтролируемое техногенное загрязнение области ГСО способно привести к невозможности ее использования уже в обозримом будущем - существует теория, что после достижения определенной концентрации космического мусора может произойти цепная реакция взрывов КО. 8-й выпуск европейской классификации ГСО-объектов на конец 2005 г. содержал перечень из 1038 крупных объектов, и для 100 из них параметры орбит не были определены. Кроме того, статистические (т.е. на проход объекта через поле зрения телескопа без получения орбитальной информации) исследования, проведенные в 2002-2004 гг. европейским космическим агентством, позволили обнаружить обширную популяцию не каталогизированных фрагментов на ГСО и переходных орбитах размером от 10 до 80 см, недоступным для регулярных наблюдений штатными системами контроля России и США (по некоторым оценкам, СККП США сопровождает до 250 малоразмерных ГСО-фрагментов), а также подтвердить существование как минимум 12 облаков таких фрагментов. В период с февраля 2001 г. по декабрь 2004 г. за 1026 часов наблюдений на 1-м телескопе ЕКА на Тенерифе были получены измерения по 2790 малоразмерным фрагментам 16-18,5 звездной величины. Данные о значительном замусоривании ГСО малоразмерными фрагментами подтверждается и теоретическими исследованиями ГАО РАН, где была проанализирована баллистическая эволюция 456 ГСО-объектов на интервале 3000 суток. Было выявлено 1155 непрогнозируемых изменений скорости дрейфа объектов, часть из которых может объясняться столкновением с другими объектами или разрушением. Путем сопоставления с изменениями скорости дрейфа двух подтвержденных разрушений (объекты "Экран-2" и "Транстейдж") был составлен перечень из 12 объектов, предположительно испытавших разрушение взрывного характера.

В течение 2004-2005 г., при поддержке ОАО МАК "Вымпел", в рамках НИР "Займище", были организовано исследование возможностей телескопов, оснащенных современными ПЗС-камерами на средства Минобрнауки РФ. Работы проводились в 2-х основных направлениях - пробные массовые обзоры крупных ГСО-объектов со скоростью до 300 квадратных градусов в час, а также отработка методов обнаружения и сопровождения малоразмерных ГСО-объектов. Была опробована новая, барьерная методика поиска облаков фрагментов, ассоциированных с 12 КО (преимущественно р/н Транстейдж, США) предположительно разрушившихся. Соответствие экспериментальных европейских и расчетных российских данных может означать, что подавляющее большинство ГСО-фрагментов связаны своим происхождением с разрушениями ограниченного количества КО и, что задача обнаружения, допустим 80% всех ГСО-фрагментов, может быть решена в разумные сроки при использовании барьерного метода наблюдений. При этом осуществляется мониторинг 24 локальных областей на ГСО, через которые в течение суток пролетают все фрагменты, связанные общим происхождением от разрушений 12 КО. Эксперименты, проведенные барьерным методом для нескольких локальных областей, позволили обнаружить уже более 65 фрагментов с блеском 16-19,4 звездной величины, а затем сопровождать около 20 из них на интервалах в несколько сот дней. Обратный расчет баллистической эволюции, выполненный для части фрагментов, показал их несомненную связь с разрушением выбранных КО. Кроме того, проведенные расчеты наглядно продемонстрировали чрезвычайно высокую опасность ГСО-фрагментов для активных КА - оказалось, что 8 из 13 фрагментов, орбиты которых анализировались, регулярно проходят через "охраняемую" зону 0,5 градуса по наклонению в окрестностях точки стояния будущего российского метеорологического спутника, причем два фрагмента проходят через нее по 8-10 раз в год. Также в этих работах был обнаружен новый класс ГСО-объектов с чрезвычайно высоким отношением площади к массе (от 10 до 30 кв. м на кг). Существующие в мире методы прогноза орбиты оказались неспособны точно рассчитать орбитальную эволюцию таких объектов, поскольку те испытывают слишком большое влияние давления солнечного света.

В рамках данной НИР предполагается использовать уникальные наработки ОАО МАК "Вымпел" для поэтапной модернизации существующей кооперации оптических телескопов с целью организации регулярных обзоров ГСО и наблюдений малоразмерных фрагментов. Поскольку телескопы кооперации расположены от Дальнего Востока до западной Украины, и включает наблюдательный пункт в Боливии (40-см и 22-см в Уссурийске, 1,5-м и 60-см в Мондах, 1,5-м, 60-см, 40-см на Майданаке, 70-см и 1-м в Алма-Ате, 70-см и 40-см в Абастумани, 1-м и 60-см в Нижнем Архызе, 2,6-м, 1-м, 64-см, 60-см, 22-см, в Научном и Симеизе, 65-см и 22-см в Пулково, 70-см в Евпатории, 70-см в Чугуеве, 60-см в Андрушивке, 60-см в Маяках, 60-см и 23-см в Тарихе), то зона контроля составит до 96% ГСО и подавляющее большинство ГСО-объектов может быть обнаружено.

	Предлагаемая НИР	Отечественный аналог	Зарубежный аналог
А.	Шифр темы, наименование.
А.	Проведение комплексных исследований техногенного засорения области геостационарной орбиты в интересах повышения безопасности функционирования отечественных геостационарных КА	НСОС Наземная сеть опти-ческих средств	ГЕОДСС (США)
Б.	Основные решаемые проблемы, назначение.
Б.	Изучение проблемных вопросов создания экономичной сети оптических станций для слежения за КА и космическим мусором на ГСО с параметрами, учитывающими новые тенденции в развитии космической деятельности и прогнозы темпов засорения. Совершенствование теории и моделей движения орбитальных космических объектов для долгосрочного прогноза орбит и предсказаний опасных сближений. Проведение комплексного исследования техногенного загрязнения на геостационарной и высокоэллиптических орбитах. Разработка уточненного динамического каталога космических объектов в интересах безопасности российских КА. Получение экспериментальных данных по мелкоразмерной фракции космического мусора для верификации и корректировки статистических моделей техногенной обстановки в ОКП.	Сопровождение ГО в интересах российской СККП	Сопровождение ГО в интересах СККП США
В.	Характеристики создаваемого научно-технического задела и технических средств, целевой аппаратуры.
В.	В результате выполнения НИР будут разработаны: перспективный облик экономичной системы научных оптических станций для комплексного исследования техногенного засорения околоземного космического пространства. Использование современных широкоугольных и высокопроницающих ОЭС позволит сопровождать космические объекты на всех типах орбит, включая фрагменты размером от 15 см; оригинальные методики обработки измерений, развитые теории движения и методы ведения динамического каталога, которые позволят осуществлять долгосрочный прогноз орбит неуправляемых объектов и фрагментов, чтобы заблаговременно предсказывать опасные сближения; база данных измерений по космическим объектам на ГСО, включая мелкоразмерные фрагменты, которая позволит разработать уточненный каталог КО, верифицировать модели техногенной обстановки в ОКП.	С территории России наблюдаются 200 объектов крупнее 1 м. Прогноз орбит ГО обеспечивается на 100 суток. По ЦУ ОАО МАК "Вымпел" проводятся пробные наблюдения объектов с размерами 60-80 см	Наблюдаются объекты крупнее 1 м. Прогноз орбит ГО обеспечивается на 100 суток. По неофициальным данным сопровождают 250 объектов размером 60-80 см
Г.	Основные этапы, сроки проведения работ, требуемый объем финансирования.
Г.	Этап 1. Анализ перечня существующих и перспективных ОЭС, которые могут быть использованы для слежения за космическими объектами на ГСО в рамках данной НИР, разработка этапов модернизации. Проведение первого этапа модернизации ОЭС и организация выборочного мониторинга ГСО-объектов, включая малоразмерные фрагменты. Разработка программного обеспечения для обработки массовых измерений от обзорных ОЭС. Разработка интерфейса обмена информацией с ЦУП НПО ПМ. Совершенствование теории движения геостационарных объектов, методов долгосрочного прогноза орбит. 01.2007 - 12.2007 4000 тыс. руб. Этап 2. Проведение цикла обзоров объектов на ГСО, включая регулярные наблюдения ГСО-фрагментов с использованием высокопроницающих ОЭС. Разработка уточненной модели взрывов ГСО-объектов. Совершенствование методов наблюдений быстродвижущихся объектов. Выполнение второго этапа модернизации ОЭС. Разработка базы данных обнаруженных ГСО-объектов с уточнением перечня взорвавшихся ГСО-объектов и прогнозом баллистической эволюции облаков фрагментов. Совершенствование теории движения ВЭО-объектов и отработка методики их наблюдений. Создание программного комплекса для прогноза опасных сближений. 01.2008 - 12.2009 4000 тыс. руб. Этап 3. Комплексное исследование техногенного загрязнения на ГСО. Проведение цикла обзоров объектов на ГСО, включая регулярные наблюдения ГСО-фрагментов с использованием высокопроницающих ОЭС. Выбо-рочный мониторинг объектов на ВЭО. Поддержание динамического каталога обнаруженных ГСО-объектов с долгосрочным прогнозом орбит и предсказанием опасных сближений. Верификация и корректировка моделей техногенного засорения ОКП. 01.2009 - 12.2009 2000 тыс. руб.	Сроки проведения работ, затраченное финансирование
Д.	Головной исполнитель ОАО МАК "Вымпел" Заказчик НПО ПМ им. Решетнева Потребитель: НПО ПМ им. Решетнева и предприятия космической промышленности	Головной исполнитель и кооперация, Заказчик, Потребитель
Е.	Ожидаемый вклад в развитие космических средств и основные результаты исследований с прогнозной оценкой достижимости заявленных характеристик.
Е.	Запланированные исследования будут способствовать решению задач повышения безопасности использования ГСО, увеличению устойчивости функционирования российских КА в условиях техногенного загрязнения ОКП. Долгосрочные предсказания опасных сближений КА с объектами КМ. Построение точных моделей техногенной обстановки. Все заявленные характеристики могут быть достигнуты.	Вклад в развитие космических средств и основные результаты исследований с полученными характеристиками.
Ж.	Возможное применение результатов исследований в различных областях народного хозяйства с указанием потенциальных потребителей.
Ж.	Результаты НИР будут востребованы в научных исследованиях популяции космического мусора, вариаций геопотенциала и геомагнитного поля, изучению давления солнечного света, а также могут быть использованы для решения экологических проблем, связанных с ограничением засорения ноосферы. Потребители: предприятия и организации ракетно-космической промышленности, занимающиеся разработкой и эксплуатацией КА, научные институты РАН, организации Роскосмоса, занимающиеся разработкой моделей космического мусора и предложений по снижению мер засорения ОКП и мер защиты КА	Применение результатов исследований в различных областях народного хозяйства с указанием потребителей.

Исполнители	Источник финансирования	Дата и № документа согласования
а) Головной исполнитель ОАО МАК "Вымпел"	Госбюджет
б) Исполнители отрасли:
в) Другие исполнители: Институты и обсерватории кооперации ОАО МАК "Вымпел"

№ этапа работы	Наименование этапа	Исполнитель Источник финансирования	Сроки		Объем работ в сметной стоимости (тыс. руб)
			Начало	Окончание	Всего	В том числе по годам:
			Начало	Окончание	Всего	2007	2008	2009	2010	2011
1.	Анализ перечня существующих и перспективных ОЭС, которые могут быть использованы для слежения за космическими объектами на ГСО в рамках данной НИР, разработка этапов модернизации. Проведение первого этапа модернизации ОЭС и организация выборочного мониторинга ГСО-объектов, включая малоразмерные фрагменты. Разработка программного обеспечения для обработки массовых измерений от обзорных ОЭС. Разработка интерфейса обмена информацией с ЦУП НПО ПМ. Совершенствование теории движения геостационарных объектов, методов долгосрочного прогноза орбит.	ОАО МАК "Вымпел" НПО ПМ	01.2007	12.2007	4000	4000
2.	Проведение цикла обзоров объектов на ГСО, включая регулярные наблюдения ГСО-фрагментов с использованием высокопроницающих ОЭС. Разработка уточненной модели взрывов ГСО-объектов. Совершенствование методов наблюдений быстродвижущихся объектов. Выполнение второго этапа модернизации ОЭС. Разработка базы данных обнаруженных ГСО-объектов с уточнением перечня взорвавшихся ГСО-объектов и прогнозом баллистической эволюции облаков фрагментов. Совершенствование теории движения ВЭО-объектов и отработка методики их наблюдений. Создание программного комплекса для прогноза опасных сближений.	ОАО МАК "Вымпел" НПО ПМ	01.2008	12.2008	4000		4000
3.	Комплексное исследование техногенного загрязнения на ГСО. Проведение цикла обзоров объектов на ГСО, включая регулярные наблюдения ГСО-фрагментов с использованием высокопроницающих ОЭС. Выборочный мониторинг объектов на ВЭО. Поддержание динамического каталога обнаруженных ГСО-объектов с долгосрочным прогнозом орбит и предсказанием опасных сближений. Верификация и корректировка моделей техногенного засорения ОКП.	ОАО МАК "Вымпел" НПО ПМ	01.2009	12.2009	2000			2000
Итого по теме от НПО ПМ					10000	4000	4000	2000

ТЕМАТИЧЕСКАЯ КАРТОЧКА на научно-исследовательскую работу "Динамика-КМ"

ТЕМАТИЧЕСКАЯ КАРТОЧКА
на научно-исследовательскую работу
"Динамика-КМ"