РЕФЕРАТ 3
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Описание наблюдательного материала (позиционные и фотометрические измерения) 5
2 Численное моделирование движения ГСС и представление наблюдений 6
2.1 Численная модель: уравнения движения, модель сил, интегратор 6
2.2 Процедура представления наблюдений 10
3 Составление и решение системы линейных уравнений 12
3.1 Составление систем линейных уравнений поправок 12
3.2 Вычисления изохронных производных путем интегрирования соответствующих дифференциальных уравнений 12
3.3 Метод дифференциальных поправок. Обусловленность задачи 13
3.4 Отбраковка измерений 14
4 Использование данных фотометрии для нахождения динамических параметров
объекта 16
5 Результаты определения динамических параметров группы объектов ГСС по данным позиционных и фотометрических измерений 18
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 32
ПРИЛОЖЕНИЕ А Графики распределения динамических параметров объектов
ГСС
После начала космической эры человечества в 1957 году с запуском первого искусственного спутника Земли через непродолжительное время в околоземном пространстве появился космический мусор (КМ), который представляет собой неисправные космические аппараты, их фрагменты (антенны, солнечные батареи, части обшивки), ступени ракета-носителя и другие различные твердые отходы космической деятельности, движущиеся с огромной скоростью по орбите и представляющие серьезную опасность для спутников и космических кораблей.
Скапливание большого числа объектов космического мусора в околоземном пространстве, которое напрямую увеличивает вероятность столкновения его с рабочими космическими аппаратами и даже допускает возможность падения космического мусора на поверхность Земли, является международной глобальной угрозой, которую необходимо минимизировать.
По расчетам Европейского космического агентства (The European Space Agency, 2023) на 27 марта 2023 года за всю историю космических полетов совершено около 6380 запуском ракет (включая неудавшиеся), количество искусственных спутников, выведенных на околоземную орбиты, приближается к 16 тыс., все еще в космосе находятся около 10 тыс. спутников, из которых только около 7,7 тыс. в рабочем состоянии. Количество объектов КМ, регулярно отслеживаемых Сетью космического наблюдения Соединенных Штатов и занесенных в каталог, равно 33,64 тыс. Но далеко не все объекты КМ отслеживаются и каталогизируются. Число объектов, оцененное на основе статистических моделей, которые должны находиться на околоземной орбите на сегодняшний день:
- 36,5 тыс. больше 10 сантиметров;
- 1 млн размером от 1 до 10 сантиметров;
- 130 млн меньше 1 сантиметра.
По этим данным видно, насколько актуальной проблемой является проблема космического мусора, и насколько серьезные усилия нужно прилагать человечеству, чтобы ее решить. Сделать это можно путем создания международной сети оптических инструментов для позиционных и фотометрических измерений объектов, находящихся в околоземном пространстве, с помощью которой появится больше возможностей для нахождения решения различных задач исследования динамики объектов космического мусора.
Целью настоящей работы является получение результатов определения динамических параметров объектов по данным позиционных и фотометрических измерений. Объектами исследования являются фрагменты объектов космического мусора на геосинхронных орбитах.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- освоить использование программного комплекса «Численная модель движения ИСЗ» для обработки позиционных измерений объектов ГСС;
- освоить и реализовать алгоритм вычисления динамических параметров околоземных объектов по данным фотометрических измерений;
- применить отбраковку измерений к полученным параметрам ряда объектов КМ и оценить её эффективность;
- представить в табличном и графическом виде результаты определения динамических параметров группы объектов КМ по данным позиционных и фотометрических измерений;
- выполнить работу над объектом 90073 на предмет объединения групп наблюдений в задаче улучшения орбит.
Работа состоит из введения, 5 разделов, заключения, списка использованной литературы и приложения. В первом разделе дано описание наблюдательного материала, во втором разделе приводится теория численного моделирования движения геосинхронных спутников и модель представления наблюдений, в третьем разделе рассмотрено составление и решение системы линейных уравнений для используемой модели движения, в четвертом разделе приведен алгоритм определения динамических параметров объекта по данным фотометрии и, наконец, в пятом разделе изложены результаты и анализ определения динамических параметров группы объектов ГСС по данным позиционных и фотометрических измерений.
Таким образом, была проделана следующая работа:
- полностью освоена процедура использования программного комплекса «Численная модель движения ИСЗ» для получения параметров движения по данным позиционных измерений;
- освоена и реализована методика получения динамических параметров
околоземных объектов по данным фотометрических измерений;
- для всех рассмотренных объектов получены их динамические параметры: вектор состояния на выбранную дату, значение парусности объекта, площадь миделевого сечения и примерная масса;
- проведен анализ влияния отбраковки наблюдений на точность определяемых параметров, наиболее эффективной для используемых наблюдений оказалась отбраковка по правилу 2ц, также возможно её дальнейшее совместное использование с отбраковкой по фотометрии для увеличения точности определения динамических параметров;
- проведен эксперимент по объединению отстоящих групп наблюдений объекта 90073 с оценкой точности прогноза по отдельным и объединенным группам; полученные данные показывают, что объединение групп наблюдений не приводит к увеличению точности прогноза, а наоборот ухудшает его; этот факт требует дальнейшего более тщательного изучения.
