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

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».
Купить

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.
Купить