56
ВОЗДУШНО-КОСМИЧЕСКАЯ ОБОРОНА
I
AEROSPACE DEFENSE
В
виду и по мере постоян-
ного роста интенсивности
освоения околоземного кос-
мического
пространства
(ОКП) и его техногенной засо-
ренности неуклонно возраста-
ет и степень опасности разру-
шений космических объектов
(КО) в результате их взрывов
и столкновений (действующих
космических аппаратов (КА)
между собой, с космическим
мусором (КМ) и КМ с КМ) [1],
что делает все более актуальной
проблему оценки этой опасно-
сти и, конечно же, адекватно-
сти последней. Строго говоря,
с точки зрения безопасности
космической деятельности объ-
ективно опасно как само раз-
рушение, так и слишком упро-
щенный подход к оценке его
опасности.
Отдельно следует рассматри-
вать опасность столкновений
действующих КА с КМ для их
дальнейшего функционирова-
ния. В частности, практически
общепринятым является при-
знание опасным столкновения
Международной
космической
станции (МКС) с КОразмеромбо-
лее 1 см [2, 11]. Но на самом деле
эта опасность зависит не столько
от размера атакующей частицы,
сколькоотеемассыm, аещеболь-
ше от относительной скорости ее
сближения с КА
ѵ
отн
(конкретно,
от квадрата этой скорости). Бо-
лее того, два этих фактора лишь
частично и не напрямую харак-
теризуют выделяющуюся при
столкновении энергию
E
разр
.
, на-
правленную на разрушение КА
или какого-либо его элемента.
Точнее:
E
разр .
= kmv
отн
,
где
k
– коэффициент пропорцио-
нальности, зависящий от ряда
конкретных обстоятельств столк-
новения, в частности от угла
вектора скорости атакующей
частицы по отношению к по-
верхности КА, от степени уязви-
мости места удара, от хрупкости
и температуры плавления мате-
риала частицы и др.
Часто недооценивается опас-
ность для космической дея-
тельности мелкого КМ. Степень
опасности мелкого КМ для дей-
ствующих КА определяется не
только и не столько массой от-
дельных его частиц, сколько их
количеством и относительной
скоростьюих столкновения с «по-
тенциальной жертвой» (с КА).
Ярким
примером
опасно-
сти столкновения с очень мел-
ким КМ служит столкновение
22.01.2013 российского метроло-
гического ИСЗ «Блиц» с микро-
частицей КМ массой ~ 0,035 г
размером ~ 3 ммпри относитель-
ной скорости ~ 12,3 км/с. (В ряде
источников масса микрочасти-
цы определена < 0,08…0,1 г.)
Спутник был разрушен, два
осколка каталогизированы.
Кстати, плотность потока мел-
кого КМ в области разрушения
спутника «Блиц» на 4–5 поряд-
ков превышает плотность ката-
логизированных КО, что гово-
рит само за себя [2, 8].
Мелкий КМ (в первую очередь низ-
коорбитальный) сгорает сравни-
тельно быстро (из-за большего, чем
у крупных КО, отношения площади
поверхности к массе), а наблюда-
ется его все же постоянно много.
Отсюда следует, что на самом
деле его образуется гораздо больше,
чем подтверждается прямыми на-
блюдениями.
То есть нам удает-
ся пронаблюдать лишь крайне
незначительную его часть (вви-
ду недостаточности средств,
позволяющих его наблюдать,
особенно на больших высотах).
Этот вывод подтверждается
и нашими расчетными кри-
выми времени орбитального
существования мелких фраг-
ментов различных размеров
с учетом только влияния ат-
мосферного торможения в пе-
риоды максимального и мини-
мального уровней солнечной
активности (влияние которой
на плотность атмосферы весьма
существенно)
(рис. 1, 2)
и данны-
ми НАСА [10]
(таблица 1)
.
Вместе с тем эти графики на-
глядно показывают, насколько
радикально время орбитального
существования мелкого КМ за-
висит от его размеров, высоты
орбит и уровня солнечной ак-
тивности.
Многочисленные результаты
моделирования [8] показывают,
что в результате столкновений
КО ежегодно образуется порядка
30000000 мелких фрагментов
(размером 1…2,5 мм), из которых
в результате атмосферного тор-
можения 10% сгорает.
Основной
источник образования мелких фраг-
ментов – взаимные столкновения
именно некаталогизированных КО.
Вклад его в образование КМ
размером 1…10 мм по крайней
мере на порядок больше вклада
взаимных столкновений ката-
логизированных
КО. Напри-
мер, на высоте 830 км число ча-
стиц размером меньше 2,5 мм
на 4–5 порядков превышает чис-
ло каталогизированных КО.
Наконец,
непосредствен-
ный
послеполетный
лабо-
раторный
анализ
длитель-
ное время экспонированных
в космосе поверхностей КО, воз-
вращенных на Землю, дает сле-
дующие неоспоримые данные
о плотности потоков мелкого КМ
(см. таблицу 2).
К сожалению, эти
чрезвычайно важные для состав-
ления представления о потоках
мелкого КМ эксперименты ока-
залось практически возможным
провести лишь на высотах при-
близительно 600 км. На б
ó
льших
высотах существует огромный
дефицит весьма востребованных
измерений, не позволяющий со-
ставить подобные сводки для та-
ких высот.
Эти данные относятся к перио-
ду с 1980 по 1993 год. Если бы по-
добные эксперименты проводи-
лись в наше время, результаты
оказались бы значительно более
впечатляющими, поскольку бор-
товые детекторы ударов КМ ука-
зывают на существенный рост
интенсивности таких ударов
во всех орбитальных областях.
Таким образом, упомянутый
общепринятый подход к оценке
опасности КМ для космической
2
