Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Математическое моделирование процесса образования облака из техногенных микрочастиц, непрерывно инжектируемых точечным источником, движущимся в околоземном космическом пространстве по заданной орбите

Работа №130589

Тип работы

Бакалаврская работа

Предмет

математическое моделирование

Объем работы22
Год сдачи2016
Стоимость4650 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
42
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 4
1. Физическая постановка задачи 5
2. Силы, определяющие динамику источника и частиц облака 7
3. Математическая модель 9
4. Особенности динамики облака МЧ на различных орбитах 10
5. Анализ облака МЧ на орбите «Молния» 16
Заключение 19
Список литературы 21

Ввиду постоянного роста числа пассивных орбитальных объектов техногенного происхождения (космического мусора) в околоземном кос­мическом пространстве (ОКП) проблема наблюдения и предсказания эволюции облака космического мусора в ОКП приобретает всё боль­шую значимость.
Можно выделить несколько направлений исследований в данной об­ласти: изучение динамики крупных объектов космического мусора, та­ких как вышедшие из строя КА и их обломки; исследование динамики мелких частиц размера порядка нескольких миллиметров; изучение ди­намики микрочастиц (МЧ) размера менее миллиметра.
В частности, важное место занимает вопрос о динамике техноген­ных МЧ размера от 1 цш до 400 цш. Такими частицами являются, в частности, продукты деградации материала поверхности КА. Наблю­дения показывают, что на некоторых околоземных орбитах могут суще­ствовать облака МЧ, называемые астрозолями, которые представляют угрозу для функционирования КА на данных орбитах [7]. В области низких высот (до 2000 кш) максимальная плотность потока частиц в астрозольных облаках может достигать значений порядка 12 m-2s-1 при средней фоновой плотности потока порядка 1.7 х 10-3 m2s-1. Ме­ханизм появления таких облаков до сих пор не изучен, однако предпола­гается, что одним из возможных источников техногенного загрязнения ОКП в области низких орбит могут служить объекты, движущиеся по высоким эллиптическим орбитам с низким перигеем типа орбиты спут­ника «Молния» [4].
В данной работе ставится задача построения математической модели процесса загрязнения области низких орбит продуктами деградации поверхности КА в условиях их непрерывной инжекции. Основное внимание уделено исследованию особенности динамики облака техно­генных МЧ, инжектируемых точечным источником, движущимся по орбите типа «Молния».

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!


На основе построенной математической модели динамики облака техногенных МЧ в условиях их непрерывной инжекции точечным ис­точником, движущимся по выбранной орбите в ходе численных экспе­риментов были получены следующие результаты:
• Низкие круговые орбиты не являются источником астрозолей на низких орбитах. Среднее время жизни частиц составляет от 2 до 14 часов для МЧ различных фракций вследствие быстрого тор­можения частиц атмосферой.
• Высокие круговые орбиты также не являются источником астро­золей на низких орбитах. Образующиеся облака рассеиваются под действием солнечного давления, которое также медленно сводит частицы на ВЭО с низким перигеем.
• Высокие эллиптические орбиты с низким перигеем представля­ют потенциальный источник потоков МЧ в низкоорбитальной об­ласти со средними значениями порядка 10-3 m-2 s-1 и пиковыми порядка 9 m-2s-1. Вероятно, появление астрозолей с плотностью потока частиц около 12 m-2 s-1 может быть объяснено деградаци­ей поверхности материала КА, движущегося по данным орбитам.
В качестве дальнейших исследований следует разобрать вопрос ди­намики частиц земного происхождения, выбрасываемых с поверхности КА при выходе на ВЭО. Также следует подробнее изучить процесс де­градации других материалов поверхности КА в условиях преобладания безатмосферной среды.


[1] Green B.D, Galica G.E. et al. Optical environment surrounding the MSX spacecraft // Proceedings of the 7th International Symposium on Materials in Space Environment, Touluse, France. — 1997.
[2] Klinkrad H. Space Debris. Models and Risk Analysis / European Space Agency. — Springer-Praxis, 2006. — ISBN: 3-540-25448-X.
[3] NRLMSISE-00 empirical model of the atmosphere: Statistical comparison and scientific issues / J.M. Picone, A.E. Hedin, D.P. Drop, A.C. Atkin // Geophys. Res.— 2002.— Vol. 107, no. A12.— P. SIA 15-1 — SIA 15-16.
[4] Singer S.F., Mulholland J.D. et al. LDEF Interplanetary Dust Experiment: Techniques for the Identification and Study of Long-Lived Orbital Debris Clouds. — 1991. — IAF PAPER 91-285.
[5] Колесников Е.К. Динамические модели процессов распространения потоков заряженных частиц в космической плазме : Диссертация на соискание степени доктора ф.-м. наук / Е.К. Колесников ; СПбГУ. — СПб, 1998.
[6] Исследование астрозолей в околоземном космическом пространстве с использованием результатов бортовых измерений и математиче­ского моделирования. Анализ воздействия потоков астрозолей на элементы конструкции космических аппаратов : Отчет : МНТЦ 3412 / Научно-исследовательский институт математики и механи­ки им. академика В.И. Смирнова Санкт-Петербургского государ­ственного университета ; исполн.: Е.К. Колесников и др.— 198504, Россия, Санкт-Петербург, Петродворец, Университетский пр., 28 : 2010.
[7] Колесников Е.К., Чернов С.В. О возможности длительного орби­тального существования субмикронных частиц, инжектируемых в околоземное космическое пространство на вытянутых эллиптиче­ских орбитах с низким перигеем // Космические исследования.— 2013. — Т. 51 №4. — С. 287-293.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ