211service.com
Kosmosa kuģu un kosmosa atkritumu sadursmju paredzēšana
Septembrī no 19 gadus veca NASA satelīta, kas nedarbojās, 330 jūdžu augstumā debesīs nolūza atlūzu gabals. Amerikas Savienoto Valstu Kosmosa novērošanas tīkls (SSN), kas ir atbildīgs par vairāk nekā 22 000 orbītā esošo satelītu un citu objektu uzraudzību, atklāja notikumu, uzzīmēja fragmenta orbītas ceļu un noteica, ka tas dodas uz Starptautisko kosmosa staciju (SKS). ). Ja tas nokļūs 100 miljardu dolāru vērtā laboratorijā, tas var izraisīt katastrofālus zaudējumus. Saņemot brīdinājumu, NASA nolēma manevrēt kosmosa kuģi no atlūzu ceļa, un tagad tas tiek veikts apmēram divas reizes gadā. Šādas sadursmes draudi pēdējo divu gadu laikā ir vairāk nekā dubultojušies, saka Nikolass L. Džonsons , NASA galvenais zinātnieks orbitālo gružu jomā.
Pārblīvēta vieta: Šis datorizētais attēls parāda milzīgo cilvēka radīto atkritumu daudzumu orbītā.
Pašlaik ap Zemi riņķo vairāk nekā pusmiljons mākslīgo objektu, kuru izmērs ir marmors vai lielāks, un 15 000 no tiem ir lielāki par dūri. Šīs orbitālās atliekas jeb kosmosa atkritumi ietver neaktīvus pavadoņus, izlietotus raķešu ķermeņus, materiālus no cietajiem raķešu dzinējiem, sadursmes fragmentus un misijas atkritumus. Lielākā daļa darbojošos kosmosa kuģu izmanto aizsargājošu vairogu, lai mazinātu triecienu objektiem, kuru diametrs ir mazāks par vienu centimetru. Bet, tā kā lielākie skrien ap Zemi ar ātrumu piecas jūdzes sekundē, jebkurš no tiem var iznīcināt jebkuru satelītu, ar kuru tas sadūrās. Situācija apdraud 160 miljardus dolāru vērto satelītpakalpojumu nozari, kurai ir izšķiroša nozīme starptautiskajos tālruņa zvanos, televīzijas pārraidēs, klimata un laikapstākļu datos un militārajā uzraudzībā.
To ap Zemi riņķojošo atlūzu objektu skaita pieauguma temps, kas ir lielāki par 10 centimetriem.
Pateicība: NASA
Lai saprastu, kā šādi draudi attīstīsies, un paredzētu kosmosa atkritumu ceļus, lai varētu izvairīties no sadursmēm, NASA izstrādāja vienu no pasaulē vissarežģītākajiem prognozēšanas modeļiem. Zvanīja Leģenda (zemas Zemes līdz ģeosinhronās vides atkritumiem) trīsdimensiju modelis simulē visu izsekojamo kosmosa objektu maršrutus un pat faktorus, kas saistīti ar jauniem atkritumiem no nākotnes avārijām. Lai ņemtu vērā nenoteiktību un nejaušību, tiek ģenerēti simtiem scenāriju, izmantojot Montekarlo metodi — algoritmu kopumu, kas var aprēķināt riska faktorus sarežģītā vidē. Izmantojot Legend, NASA zinātnieki izmanto vairāku simulāciju vidējo lielumu, lai novērtētu objektu skaitu, izmēru un veidu, kas sadursies, un aptuveni cik bieži. Atšķirībā no modeļiem, ko izmanto ASV Stratēģiskās pavēlniecības apvienotais kosmosa operāciju centrs , kas nosaka un izseko lielus objektus un katru dienu pārbauda aktīvos satelītus iespējamām sadursmēm 72 stundu laikā, Legend ietver mazākus fragmentus un raugās tālā nākotnē.
NASA modelis, kas darbojas kopš 2004. gada, tiek pastāvīgi barots ar datiem, kas iegūti no zemes testu rezultātiem un kosmosa kuģiem, kas ir salūzuši orbītā; no teleskopiem un radariem, kas skatās debesis; un no krāteriem iezīmēto kosmosa kuģu virsmu analīzes, kas atgriezušās uz Zemes. Tas nozīmē, ka nepārtraukti ir jāpalaiž jaunas simulācijas. Leģenda ļauj zinātniekiem aprēķināt konkrēta sabrukuma vai sadursmes sekas un palīdz brīdināt kosmosa stacijas vadītājus, ka tās ceļā varētu būt atlūzu gabals. Modelis arī iesaka drīzumā palaist satelītus apgabalos, no kuriem jāizvairās, un sniegs norādījumus zinātniekiem, kad viņi pirmo reizi mēģina izstrādāt un palaist gružu noņemšanas tehnoloģiju.
Kosmosa prognozes: Šajā diagrammā parādīts kumulatīvs sadursmju skaits starp objektiem, kuru izmēri ir 10 centimetri un lielāki. Līknes slīpums, kas sākas 2009. gadā, ir balstīts uz Legend modeļa prognozi par aptuveni 0,14 sadursmēm, kas gadā rada atlūzas starp kataloģizētiem objektiem. Faktiskās sadursmes notika 1991., 2005. un 2009. gadā. (Tiek modelēti trīs scenāriji: BAU = bizness, kā ierasts; PMD = iznīcināšana pēc misijas; NFL — turpmākas palaišanas nav)
Savā runā pirmajā orbitālo gružu noņemšanas konferencē pagājušajā gadā NASA leģendārais zinātnieks J.C. Liou teica, ka modelis paredzēja 178 sadursmes nākamajos 200 gados, no kurām 83 būs katastrofālas zemā Zemes orbītā. Vidēji sadursmes ir gaidāmas apmēram reizi piecos gados. Pēdējā avārija notika 2009. gada februārī, kad strādājošs telekomunikāciju satelīts Iridium ar ātrumu vairāk nekā 15 000 jūdžu stundā ietriecās vecajā Krievijas Cosmos satelītā. Sadursme bija pirmā, kas iznīcināja aktīvo satelītu, un tā radīja vairāk nekā 2000 jaunu izsekojamu atlūzu gabalu. Šis notikums izraisīja izmaiņas politikā, kas bija spēkā kopš NASA izveides pirms vairāk nekā 50 gadiem. Saskaņā ar lielo debesu teoriju kosmosa atkritumus neuzskatīja par lielu draudu, jo kosmoss ir tik plašs. Lielo debesu teorija vairs nav dzīvotspējīga koncepcija kosmosa operācijām, saka Kriss Moss, Kalifornijas Vandenbergas gaisa spēku bāzes Apvienotā kosmosa operāciju centra direktors. Satelīti tagad tiek koncentrēti noteiktās orbītās, norāda Moss. Tas vairs nav triviāli, ka kādi divi objekti varētu sadurties. Mēs uztveram problēmu nopietni un tērējam savus resursus, lai to atrisinātu.
Tas ir biedējošs uzdevums, jo īpaši tāpēc, ka mazākos kosmosa atkritumu gabalus nevar viegli izsekot no zemes. Tagad mēs ieejam laikā, kad orbitālo gružu vidi arvien vairāk kontrolēs nejaušas sadursmes, saka Donalds Keslers , konsultants, kurš aizgāja no NASA pirms 14 gadiem. 1978. gadā, būdams jauns NASA astrofiziķis, Keslers prognozēja, ka līdz 2000. gadam fragmenti no nejaušām sadursmēm zemā Zemes orbītā kļūs par nozīmīgu nelielu gružu avotu, kas palielinās vēl vairāk sadursmju iespējamību. Viņa ievērojamais papīrs Mākslīgo satelītu sadursmes biežums: gružu jostas izveide noveda pie NASA izveides Orbitālo gružu programmas birojs , kur viņš 17 gadus pavadīja kā vadošais zinātnieks orbitālo atlūzu izpētē. Šajā laikā viņa prognozētais scenārijs kļuva pazīstams kā Keslera sindroms .
Keslers nesen publicēja jaunu rakstu pārbaudot, vai viņa 1978. gada prognozes ir aptuveni pareizas, un salīdzināja tās ar mūsdienu kosmosa vidi. Viņa secinājums: mēs saskaramies ar nopietnu problēmu. Ja mēs saglabātu pašreizējo orbītā riņķojošo kosmosa kuģu skaitu, nepievienojot neko citu, tikai nejaušu sadursmju rezultātā atkritumi tiktu radīti ātrāk, nekā atmosfēras pretestība spētu iztīrīt zemo Zemes orbītu, viņš saka. Viņa ieteikums: ir pienācis laiks aktīvi novākt lielākos gruvešus no debesīm. Leģendas modelis parāda, ka pat tad, ja mēs veiksmīgi izvairītos no sadursmēm ar visiem darbojošajiem kosmosa kuģiem, viņš saka, ka tas maz ietekmētu rezultātu, jo ir tik daudz gružu, kas nevar manevrēt.
Ziņa no modeļa beidzot tiek uztverta. Savā 2010. gada Nacionālajā kosmosa politikā prezidents Obama uzdeva NASA un Aizsardzības departamentam attīrīt kosmosu un sniedza hartu, lai veiktu pētījumus par to, kā to izdarīt. Atveseļošana ir nākamais solis, saka Džonsons. Sākotnējais finansējums kosmosa attīrīšanas pasākumiem ir paredzēts 2011. gadā.