Как стать автором
Обновить

Комментарии 29

Вот эти два момента непонятны:

Космический мусор сосредоточен в приполярных областях

Он там просто висит что ли?

800-километровая орбита является предпочтительной, поскольку выводить спутники на нее сравнительно дешево, а еще там действует остаточное сопротивление атмосферы, посредством которого планета «подтягивает» за собой аппарат – и это позволяет снизить расход топлива


Как сопротивление атмосферы позволяет снизить расход топлива?

Как сопротивление атмосферы позволяет снизить расход топлива?

Видимо, подразумевается ситуация с поддержкой орбиты.

Если вы крутитесь на высоте, ЕМНИП, до 520 км, вы тормозитесь об атмосферу. Орбитальная скорость медленно падает, орбита снижается. Чтобы скомпенсировать этот эффект, приходится давать импульсы скорости, для чего нужно топливо.

Предполагается, что на 800км вы не будете тормозиться атмосферой, значит, не придется тратить топливо на компенсацию торможения.

Предполагается, что на 800км вы не будете тормозиться атмосферой, значит, не придется тратить топливо на компенсацию торможения.

Так ведь написано, что будет тормозить:

там действует остаточное сопротивление атмосферы, посредством которого планета «подтягивает» за собой аппарат – и это позволяет снизить расход топлива

Видимо пропущена частица "не" - "там не действует".

А нельзя их нагреть с Земли лазером, чтобы они испарились и превратились в относительно безопасный космический газ? Причём лазер одновременно будет работать и как детектор, так как нагретый мусор будет ярко светится во всех диапазонах.

По идее, так как в космосе охлаждение только за счёт излучения, то для этого достаточно даже небольшой удельной мощности лазера.

Нагрев лазером с Земли - сложно. Атмосфера мешает целиться и рассеивает луч.

Товарищ @SinsI дал в привате ссылку на статью с оценкой влияния атмосферы на мощность лазера. Согласно компьютерной симуляции, "стрелять" лазером через атмосферу можно.

Осталось только решить проблему попадания лазером по быстродвижущейся мишени (8000 км\с) на высоте 200-500 км.

Ну как бы металл при космических условиях - не газ. Разве после испарения он обратно не сконденсируется в некую молекулярную шрапнель с огромной площадью поражения?

Да и как нагреть сразу, равномерно и до температуры испарения? А если не сразу, то, испарив кусочек обломка, мы, по сути, придадим всему куску нехилый реактивный испульс в случайном направлении. Вот будет весело гоняться за ним лазером.

К тому же у металлического обломка температура испарения очень высокая. При таких температурах излучение будет очень большим и он будет очень быстро и интенсивно охлаждаться даже в отсутствии конвекции.

Так называемый синдром Кесслера это популярная теория. Во первых, она актуальна только для MEO орбит, На ГСО плотности и число КО другое, там проблема не в "синдроме", а радиочастотной совместимости, но это отдельная песнь. Для низких тоже есть нюансы. Допустим два аппарата после столкновения рассыпаются на более мелкие, но больших фрагментов от них остается только десятки, остальное- мелочевка, которая спокойно выведет другой КА из строя но не приведет к значительной его фрагментации. Сколь серьезных моделей с учетом этих особенностей не слышал. Поэтому, "синдром" даже для низких это больше пугалка, что не отменяет головной боли разработчикам. С другой стороны - большие отслеживают и та-же МКС регулярно делает увод орбиты, а от мелочевки есть противометеоритные щиты и специальная компоновка навесных приборов (они собой защищают основной корпус). Т.е. да, опасно, но предсказуемо и терпимо.

С уборщиками тоже все красиво - для удаления одного КО, необходимо вывести на его орбиту другой КА, а буквально сегодня НОРАД обновит юбилейный 50000 номер зарегистрированных в БД КО... Ну ладно, сколько там десятков тысяч КО необходимо вывести для сведения других десятка тысяч с орбиты.... Пока, в ближайшее столетие никто таким заниматься не будет. Ну, а потратить гранты на красивые прожекты, это всегда было благородным делом. Поэтому, мечта об ионной печке на орбите... Почему бы и не помечтать :)

мелочевка, которая спокойно выведет другой КА из строя но не приведет к значительной его фрагментации.

Что значит значительная фрагментация? если в итоге столкновения 2-х объектов получилось хотябы 3 объекта, значит количество мусора экспоненциально возрастает.

Ну ладно, сколько там десятков тысяч КО необходимо вывести для сведения других десятка тысяч с орбиты....

Нам не так уж нужно удалять всё. Для начала достаточно удалять больше, чем генерируем.

Экспоненциально возрастает, это если ВСЕ одновременно фрагментировались на два-три и более. А у нас одно событие:

  • увеличивает число НА несколько КО (а не сразу в разы от общей популяции);

  • эти КО занимают определенный объем пространства, который, по большому счету, занимали и ранее. Т.е., чтобы добраться этим фрагментам до других КО- должно пройти значительное время (они там не как домино расположены).

Это все, как с газом от плиты или муки в воздухе, пока не будет нужной концентрации - не взорвется. А то что воняет - работа такая, пугать заранее.

А одновременно это как? С точки зрения какого наблюдателя?

Я имел ввиду что через N лет в среднем из каждых 2-х кусков получим 4.
через 2n уже 8-16 кстати получается даже не экспонента... ведь увеличив в 2 раза количество объектов мы в 4 раза повышаем вероятность столкновения... но на самом деле конечно в 4 раза не будет т.к. куски станут меньше....

Нам не важно какой объём пространства занимаю фрагменты. Нам скорее важа площадь поперечного сечения.

Это все, как с газом от плиты или муки в воздухе, пока не будет нужной концентрации - не взорвется. А то что воняет - работа такая, пугать заранее.

Некорректный пример. Жгите муку в теплоизолированном контейнере.
Будут сгорать отдельные молекулы... температура будет повышаться... потом разом бумкнет во всём объёме, когда температура достигнет температуры самовоспламенения.
Будет как горение бензина в ДВС. Формально не взрыв. Но для стороннего наблюдателя не слишком отличается от взрыва.

Объем, в смысле- область пространства вдоль орбиты, а не объем конкретной железяки. Т.е. если по пути КО (условно) смел все что мог, эта область уже "энергетически вырождена" и он дальше долго летает "в холостую".

Низкие постепенно опускаются и в конце концов сходят с орбит. С одной стороны облако фрагментов начинает пересекать орбиты других КО, но с другой, и сами "те другие" орбиты опускаются (причем, чем ниже- тем быстрее, поэтому особого наложения нет), да и плотность исходного облака уменьшается (хотя и занимает больший объем пространства по орбитам). И опять же, с каждым столкновением размеры значительно уменьшаются (например от недавнего разрушения КО в 1600кг самые большие фрагменты это только несколько фрагментов под сотню кг) Т.е. здесь вырисовывается достаточно сложная и вырождающаяся система.

Повторю, не видел моделей которые учитывали бы выше озвученные нюансы. Если кто слышал - буду благодарен. Поэтому, категорически утверждать что "через 100 лет - все", нельзя. Я бы сказал, через 100 лет вероятность безопасной пассивной эксплуатации (с точки зрения столкновений) КА, на всем интервале активного существования, не менее 0.95 (число почти от балды).

КО не может расчистить пространство вдоль своей орбиты.
Допустим есть 2 аппарата на песекающихся орбитах. Летят на высоте 7ММ (мегаметра) от центра земли. орбитальный период 90 минут.
Каждый спутник-шарик 2м диаметром.
вопрос: какое матожидание времени столкновения?
7ММ*2*pi=44ММ длина орбиты.
для столкновения расстояние между центрами должно быть меньше 4-х метров.
когда один из аппаратов будет в точке пересечения орбит, шанс второго оказаться ближе 4-х метров(между центрами)
4/44М=1/11000000
90*11000000=990000000минут=16500000 часов=687500дней=1883 года среднее время расчистки орбиты от ОДНОГО объекта.

Так не считают, ну да ладно.

Чисто теоретически, если взять орбиту без возмущений, то два КО имеющих общую точку пересечения орбит и одинаковый период, имеют нулевую вероятность столкновения, если они не синхронизированы по положению с этой точкой, либо 1-цу, если синхронизированы (на первом же витке и столкнуться).

Если орбиты близки по периоду (но не равны), то через некое число витков они таки синхронизируются в общей точке. Грубо говоря, вероятность столкновения 1 на интервале времени (90*90.1)/2=(8109мин)/2 = 2.8 суток.

Делю на 2 т.к. есть два узла пересечения (разные наклонения). Если же они на одной орбите (или есть только одна общая точка), друг друга догонят за 5.6 дней.

А вообще, орбиты испытывают возмущения (в реальности не существует замкнутых кругов, есть некие волнообразные спирали, и общая точка пересечения существует не все время). Поэтому, даже если по расчетам два КО в одной точке, не факт что они столкнуться т.к. знаем их положение с ошибкой. В итоге, это все является статистической оценкой.

За все время, в космосе было собственно столкновений меньше чем пальцев на руках. Отсюда вероятность 8(? столкновений было зафиксировано) /20000 (ко на орбите) / 64лет =6е-6 [ события в год ] (конь в вакууме). Но эти столкновения участились к нашему времени, одно на 5-10 лет. Поэтому, грубо говоря событие столкновения 0.1в год, а для конкретного абстрактного КО 0.1/20000 = 5e-6

Очень примерно так

Если орбиты близки по периоду (но не равны)...

Делю на 2 т.к. есть два узла пересечения (разные наклонения)

1)Я подразумевал что очевидно, что периоды не в точности равны.
2)чтобы было 2 узла это должно очень повезти. Даже 1 узел для 2-х рандомных аппаратов большая редкость.

Грубо говоря, вероятность столкновения 1 на интервале времени (90*90.1)/2=(8109мин)/2 = 2.8 суток.

Если я правильно вас понял за 2.8 суток они пройдут точку пересечения не более чем в 6 секундах (90.1-90минут) друг от друга. 6 секунд при 8км/с это 48км. До столкновения ещё очень далеко.

Если же они на одной орбите (или есть только одна общая точка), друг друга догонят за 5.6 дней.

на одной орбите они друг друга догнать не могут

А вообще, орбиты испытывают возмущения... В итоге, это все является статистической оценкой.

Ну я и писал про статистику. Возмущения как в + могут быть так и в минус, так что итог будет +- тот-же.

Поэтому, грубо говоря событие столкновения 0.1в год

С учётом того, что спутники маневрируют для уклонения от столкновений и мы не считаем мелкие столкновения(спутник-мелкий обломок)

Более того, еще в 2007 году Китай впервые успешно испытал противоспутниковое оружие, сбив собственный метеорологический спутник Fengyun-1C прямым попаданием ракеты. В результате образовалось более 2800 крупных фрагментов, которые так и продолжают находиться в опасной близости от МКС и других спутников. Например, 15 ноября 2021 года российские космонавты Антон Шкаплеров и Петр Дубров и американский астронавт Марк Ванде Хай были вынуждены укрыться в модуле «Союз-19» и подготовиться к эвакуации. Да, МКС разминулась с обломком в штатном режиме (в результате этого маневра ее орбита поднялась примерно на 1,2 км).

По ссылке написано:

Орбита Международной космической станции вечером 10 ноября будет скорректирована для уклонения от космического мусора. Об этом сообщили в госкорпорации «Роскосмос».

По данным «Роскосмоса», 12 ноября с МКС сблизится фрагмент космического аппарата Fengyun-1C. Минимальное расстояние между объектом и МКС составит 600 м.

15 ноября 2021 года Россия провела испытание противоспутниковой ракеты, что и было причиной тревоги на МКС. Непонятно, зачем сваливать на китайцев.

Космоломщики и недоотдел из Planetes
image


У меня есть такой вопрос, а не проще сводить с орбиты отслужившие спутники, ступени и прочая-прочая, прикрепляя к ним балон из металлизированной пленки большого диаметра 40-50 метров? По накопленному опыту полетов таких объектов, деградация их орбиты с высот 1000-1600 км до входа в атмосферу, составляет срок не более десяти лет.

Есть микроспутники, массой единицы кг, на них тоже баллон весом 50кг ставить?

Баллон нужен для сведения, а значит развернуть его надо в конце срока жизни. А будет ли к этому времени работать комп, для выдачи команды впрыснуть газ/смесь в баллон? Если развернуть сразу - это будет мешать аппаратуре (закрывать СБ, антенны, оптику...). Во вторых, микрометеориты из пленки толщиной 0.01мм сделают решето. На МКС выставляли пластины и экспонировали год, собственно отсюда и оценка популяции мелкой фракции на орбите. Для металлической пластины - царапина, для пленки- дырка с потерей герметичности и свойств упругости. Поэтому, можно, но для всех эффективно это работать не будет.

А много микроспутников (кубсатов) выводятся на высокую орбиту выше 500км?
Может для эффективного торможения кубсата хватит и более мелкого баллона?
Если мы проектируем изначальную систему свода с орбиты мертвого спутника, то может имеет смысл в эту систему поставить watchdog, который включает эту систему не получив сигнал от компьютера в определенный срок?
Можно отстыковывать эту систему на тросе, и на безопасном расстоянии от спутника надувать конструкцию?
Плюс, эта конструкция может состоять из множества мелких баллонов, чтоб защитить её от схлопывания. :)
Но моя главная идея была в том, чтоб эту систему сведения, к мертвым спутникам/ступеням/разгонным блокам прикрепляли бы спутники инспекторы.

Микроспутники, действительно, в основном на низких, и поэтому сами относительно быстро сходят в атмосферу, и без дополнительных баллонов. С другой стороны, их делают кто? Университеты, любители, небольшие конторы, у которых с финансами не особый фонтан, уложиться бы в бюджет. Здесь не до изысков, если только это не изучение методов увода- цель работы.

1)а нам обязательно нужен комп? Сделать мембрану, которая деградирует и сама порвётся через нужное количество лет мы не можем? Ну да, количество лет взять с запасом. У нас же нет необходимости прям сразу свести объект с орбиты.
2)Сейчас вроде тренд не надувать фольгу, а просто размотать ленту,
3)Если у нас баллон 50кг, это можно не воздухом шарик надуть, а пеной.

Давно хотелось почитать на эту тему. Спасибо за очень внятную вводную статью.

Как развитие темы можно предпожить поискать правдивую информацию о «войне спутников» в восьмидесятые годы. Люди, работавшие в этой области, утверждали о необъявленной спутниковой войне между СССР и США. Помню, мне попадались и какие-то публикации о «спутниках-киллерах».

Интересно было бы поточнее понять физику процессов. Совсем наивные вопросы:

  • летят частицы и аппараты преимущественно в одном направлении или направдения распределены произвольно?

  • какие относительные скорости?

  • какой процент частиц более-менее висит и каково распределение скоростей у оставшихся?

1)преимущественно в одну сторону. Выводить на орбиту по вращению земли проще, чем против вращения. Но если нюанс. Направление совпадает не строго т.к. широты космодромов разные.

2)Как я понимаю максимальная скорость столкновения, если не учитывать экзотику типа сильно вытянутых или нестандартных орбит это столкновение спутника на низких экваториальных и поляных орбитах. sqrt(8^2+8^2)=11 км/с

При 11 км/с видимо нереально успеть отреагировать на угрозу, обнаруженную оптически. А радаров, по крайней мере мощных, на МКС наверное нет. Но это - при максимальной скорости.

Но поскольку частицы мусора «догоняют» космические аппараты (и наоборот), реальные скорости могут быть намного меньше.

Любопытно было бы узнать, какие системы обнаружения и предупреждения столкновениц существуют.

Насколько я понимаю систему:
1)радарами (в основном с земли, только с земли?) отслеживаются обломки.
2)импульс на изменение орбиты должен быть за 45 минут до встречи с обломком(если мы разводим орбиты по расстоянию) Или чем раньше, тем лучше если по времени.
Мелкие и очень мелкие обломки не отслеживаются. Однако могут отслеживаться предположительные облака мелких обломков.
ещё знаю что в случае угрозы столкновения с очень мелкими обломками не ведётся внекарабельная деятельность на МКС.

Спасибо!

и американский метеорологический спутник «Iridium-33»

"Иридиум" - это всё-таки спутник связи

Спасибо, поправил.

Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий

Публикации

Истории