Космический мусор и столкновения на орбите

[Брабонт]

ESA разродилось "мусорной" инфографикой: https://www.unoosa.org/oosa/en/informationfor/media/unoosa-and-esa-release-infographics-and-podcasts-about-space-debris.html

[Брабонт]

"Да, были люди в наше время..."

ПРИКАЗ МИНИСТРА ОБЩЕГО МАШИНОСТРОЕНИЯ
Москва, 1984
О запрещении засорения космического пространства при запуске и эксплуатации изделий, разрабатываемых отраслью 
Постоянно и быстро возрастающее количество запускаемых в космос объектов неизбежно ведёт к его засорению. На орбитах вокруг Земли в настоящее время вращается несколько тысяч объектов. Как отмечается в международной статистике с 4 октября 1957 г. по 31 декабря 1984 г. в космическое пространство было запущено около 15500 объектов и фрагментов. К 31 декабря 1984г. в космосе находилось примерно 5000 объектов. Кроме того, на орбитах вокруг Земли вращаются многочисленные мелкие обломки (по оценкам от 10 до 15 тысяч), которые образовались при разделении ступеней ракет и при случайных или преднамеренных взрывах спутников.
Из-за ежегодного роста числа запускаемых в космос объектов и большой продолжительности их существования на орбитах после выполнения задач до падения на Землю (так на орбитах высотой около 600 км спутник находится более 10 лет, на высоте около 800 км более 300 лет) в космосе происходит быстрое накопление объектов, полезная деятельность которых уже закончилась, и они перестали быть управляемыми, и обломков, образовавшихся при разделении ступеней ракет и случайных или преднамеренных взрывах спутников. Прекратившие свое функционирование спутники могут стать источником еще большего числа обломков в результате столкновения друг с другом или с действующими объектами.
Помимо возможной и все более возрастающей опасности столкновения с новыми активными космическими аппаратами использованные спутники и обломки могут создавать и другие помехи для деятельности в космосе.
В целях предотвращения засорения космического пространства при запусках и эксплуатации изделий, разрабатываемых отраслью,

ПРИКАЗЫВАЮ:
1. Всем объединениям, организациям и предприятиям отрасли, осуществляющим разработку и эксплуатацию космических аппаратов, начиная с 1986г.:
— запретить при разработке новых космических аппаратов использовать элементы конструкции, приводящие при их срабатывании к появлению обломков или разбрасываемых деталей на высотах более 200 км;
— строго лимитировать операции или исследования, связанные с выбросом в космос фрагментов конструкции или обломков;
— по возможности обеспечивать либо возвращение в плотные слои атмосферы, либо подъем на более высокие орбиты космических аппаратов, окончивших функционирование в течение времени не более чем через 1-6 месяцев со времени прекращения работы;
— во все ТТ, ТУ, ТЗ на системы, приборы, механизмы, агрегаты космических аппаратов ввести требования о незасорении космического пространства;
— увеличить время активного существования космических аппаратов с целью уменьшения их количества для решения тех же задач.
2. ЦНИИМАШ к 1987 г. разработать методические и нормативные документы, определяющие: высоты, выше которых недопустим сброс фрагментов конструкций, сбрасываемых деталей; допустимое время существования фрагментов и деталей на орбитах; требования к операциям по возвращению в плотные слои атмосферы или переводам на "неопасные" орбиты выполнивших свои задачи объектов и т.д. с целью уточнения ограничений, вводимых по п.1 настоящего приказа.
3. Контроль за выполнением настоящего приказа возложить на заместителя Министра тов.Шишкина О.Н.

О.Д. БАКЛАНОВ

[Bart Hendrickx]

Каталогизированo 7 фрагментов от Космоса-2143 (один из шести спутников Стрела-3, запущенных 16 мая 1991 г.).

Вы не можете просматривать это вложение.
Вы не можете просматривать это вложение.
Судя по большому разбросу орбитальных параметров, они появились в результате какого-то "энергетического события". Оно, видимо, состоялось в конце июня, когда было замечено небольшое изменение параметров орбиты Космоса-2143.    
 

Jim Shell
 
U.S. Space Command has cataloged 7 new #SpaceDebris objects originating from the defunct COSMOS 2143 satellite launched in 1991. It is likely these objects were liberated around 28 June 2023, when a small but distinct change in the parent object orbit is noted in the public TLE record (ref graphic). TBD on if this was an internal energy release or impact by a small piece of #SpaceDebris or micrometeoroid.

Вы не можете просматривать это вложение.
 
Взрывом остатков топлива это событие точно не объяснить, потому что эти спутники не оснащались двигательной установкой. Вероятнее столкновение с космическим мусором или микрометеоритом.

[АниКей]

[Олег]

Все DEB, что пронумерованы начиная с июня этого года. Взял только старые запуски, без 2022 и 2023 года.
То есть список - у кого там песок сыплется ..

[АниКей]

[Евгений Кравченко]

Математическая модель студентки из Самары позволит эффективнее убирать космический мусор

В качестве образца для расчетов и моделирования они выбрали типовой спутник связи Starlink компании SpaceX.

🤡

[Брабонт]

Когда спутник находится в тени Земли, температура его корпуса может опускаться до весьма низких температур - например, до 150 градусов Цельсия ниже нуля. Солнечные же лучи могут нагреть спутник до 150 градусов выше нуля. Резкий скачкообразный перепад температур, так называемый температурный удар, приводит к деформации, прогибу упругих элементов конструкции космического аппарата. Из-за этой деформации возникает сила инерции, спутник получает микроускорение, как будто бы его толкнули, он начинает вращаться и срывается с "крючка" мусороуборщика. Чем больше таких упругих конструкций на спутнике и чем масштабнее они по размеру и больше по массе, тем сильнее воздействие температурного удара, тем сильнее толчок и вращение космического аппарата.

Эх, Самара-городок... По логике студента, спутники дважды за виток должны парировать внезапное вращение, вызванное температурным ударом.

[АниКей]

[zandr]

Предыдущий обзор - #941
https://novosti-kosmonavtiki.ru/news/201721/

На околоземной орбите отслеживаются 27148 фрагментов искусственного происхождения
Как сообщается в ежеквартальном отчёте NASA Orbital Debris Quarterly News (Volume 27, Issue 3, August 2023), по состоянию на 18 июля 2023 г. на околоземной орбите средствами наблюдения отслеживается 27148 фрагментов искусственного происхождения, что на 500 объектов больше, чем тремя месяцами ранее. Из этого числа 11089 (+ 513) – космические аппараты, активные и "мёртвые", а 16059 (– 13) – ступени ракет-носителей, фрагменты конструкций и другие обломки.

Наибольшее количество "космического мусора" числится за США – 11636 (+ 474), в т.ч. 6529 (+ 482) – спутники, а 5108 (– 8 ) – ступени ракет и обломки.

На втором месте Россия – 7244 (– 57). Количество КА увеличилось на две единицы, а количество обломков уменьшилось на 59.

На третьем месте Китай – 5023 (+ 57).

Далее следуют Великобритания – 693 (+ 19), Франция – 624 (без изменений), Япония – 312 (без изменений), Индия – 219 (+ 1) и Европейское космическое агентство – 127 (+ 2).

На долю всех остальных стран приходится 1186 фрагментов (– 80).

О новых случаях дефрагментации космических объектов в отчёте не сообщается.

А.Ж.

[Arzach]

FAA предлагает правило, ограничивающее срок службы верхних ступеней на орбите
Джефф Фауст, 21 сентября 2023 г.

УЭЙЛИ, Гавайи — Федеральное управление гражданской авиации предложило новые правила, которые потребуют от коммерческих компаний, осуществляющих запуски, сводить разгонные блоки после своих запусков, чтобы уменьшить рост орбитального мусора.

20 сентября FAA опубликовало проект регламента, который будет официально опубликован в Федеральном реестре в ближайшие дни. С этой публикации начнется 90-дневный период общественного обсуждения.

Регламент потребует от компаний, имеющих лицензии FAA на коммерческие запуски, выбирать один из пяти подходов к удалению разгонных блоков с перегруженных орбит при будущих запусках, начиная от размещения их на орбитах захоронения и заканчивая заключением контракта с третьей стороной на утилизацию.

FAA заявило, что создание этого регламента продиктовано ростом количества орбитального мусора. "Исторически сложилось так, что источником образования наибольшего количества орбитального мусора являются взрывы разгонных блоков", - говорится в документе. Эти взрывы происходят из-за того, что взрываются аккумуляторы или лопаются топливные баки, и это привело к существовавшим ранее правилам, которые требовали "пассивизации" верхних ступеней путем сброса остатков топлива из топливных баков и разрядки аккумуляторов после завершения их миссии.

Однако размер и масса разгонных блоков также создают опасность столкновений с другими космическими объектами. "Прочность конструкций разгонного блока, наряду с их массой и размерами, создает риск катастрофических столкновений, которые могут привести к образованию значительного количества орбитального мусора", - говорится в документе.

Предлагаемый регламент потребует от операторов коммерческих запусков выбирать один из пяти подходов к удалению верхних ступеней с ключевых орбит. Самый прямолинейный способ - выполнить контролируемое сведение ступени над безлюдным регионом, таким как океан, что, согласно регламенту, должно быть выполнено в течение 30 дней с момента запуска.

Второй подход может состоять в том, чтобы полностью вывести ступень с околоземной орбиты, переведя ее на гелиоцентрическую орбиту вокруг Солнца. Такой подход может быть в первую очередь предназначен для запусков, отправляющих полезные грузы за пределы околоземной орбиты, и, как признается в документе, был бы "непомерно дорогостоящим" для других миссий.

Это предложение позволило бы разгонным блокам выходить на определенные орбиты "захоронения" за пределами обычно используемых низких, средних и геостационарных околоземных орбит. Эти орбиты должны быть стабильными в течение как минимум 100 лет и располагаться вдалеке от часто используемых орбит.

Этот регламент позволил бы операторам запуска выбирать неконтролируемое сведение верхних ступеней при условии, что эти ступени, если их оставить на НОО, сгорят в атмосфере не более чем через 25 лет после запуска — хотя FAA заявило, что хочет получить обратную связь о сокращении этого срока всего до пяти лет — и ограничить риск жертв для людей на Земле. В качестве альтернативы верхние ступени можно было бы оставлять на стабильных высокоэллиптических орбитах, для естественного схода с которых потребовалось бы до 200 лет, но в предложении отмечается, что немногие коммерческие запуски отправляют полезные грузы на орбиты, где это было бы возможно.

Последний вариант — разрешить оператору запуска заключить контракт с другой компанией на удаление мусора не более чем через пять лет после запуска, либо переместить обломки на орбиту захоронения, либо выполнить контролируемый спуск. Хотя сегодня в эксплуатации нет таких активных систем удаления мусора, несколько компаний работают над подобными системами, которые включают в себя возможность удаления верхних ступеней.

Хотя ключевой раздел предлагаемого регламента регулирует утилизацию верхних ступеней, в нем есть несколько других положений. Один раздел ограничивает количество мусора, сбрасываемого  с верхних ступеней во время "нормальной эксплуатации" ступени, например компонентов адаптера полезной нагрузки. Другой устанавливает порог риска столкновения между космическими объектами диаметром не менее 10 сантиметров и верхней ступенью в течение запланированного срока её пребывания на орбите как 1 к 1000.

Эксперты по устойчивому использованию космического пространства на конференции AMOS заявили, что, хотя они еще не рассмотрели предложение в полном объеме, их воодушевил подход FAA, в том числе предоставление операторам запуска нескольких вариантов своевременной утилизации ступеней, что могло бы помочь стимулировать разработку активных систем удаления мусора.

"Мне это нравится", - сказал Даррен Макнайт, старший технический сотрудник компании LeoLabs, которая управляет сетью коммерческих радаров для отслеживания объектов на низкой околоземной орбите. Ключевым моментом, по его словам, является то, что регламент является простым, отслеживаемым и основанным на поведении. "Я думаю, что регулирующие органы несут ответственность за то, чтобы сделать это простым".

^{Яндекс Переводчик}

[Олег]

Данные по Deb и R/B по TLE и распределение по широтам и высотам на момент 01.10.2023 00UTC.
R/B - 2069 шт, средняя высота 13442 км, медианная высота 4097 км, 95% - в диапазоне высот 449 .. 37276 км.
Deb - 10134 шт, средняя высота 2884 км, медианная высота 874 км, 95% - в диапазоне высот 529 .. 32188 км

[Олег]

Количество TLE с Deb и R/B, с эпохой не старше 03.10.2023
Deb - 10691 шт. Верхушка списка, тех которых не менее 20 шт-

Спойлер

FENGYUN 1C DEB		2087
DELTA 1 DEB		878
COSMOS 2251 DEB		791
CZ-6A DEB		710
NOAA 16 DEB		434
COSMOS 1275 DEB		360
THORAD AGENA D DEB	331
SL-16 DEB			317
CZ-4 DEB			229
SL-8 DEB			228
SL-14 DEB			211
THOR ABLESTAR DEB	204
ATLAS 5 CENTAUR DEB	198
DMSP 5D-2 F13 DEB		188
IRIDIUM 33 DEB		185
OPS 4682 DEB		148
THORAD DELTA 1 DEB	146
TITAN 3C TRANSTAGE DEB	105
BREEZE-M DEB		105
NOAA 17 DEB		104
FREGAT DEB		88
BREEZE-M DEB (TANK)	79
CZ-4C DEB		74
COSMOS 1408 DEB		70
COSMOS 1823 DEB		69
SL-12 DEB			66
PEGASUS DEB		64
COSMOS 839 DEB		61
NIMBUS 2 DEB		60
CZ-4B DEB		60
COSMOS 970 DEB		59
COSMOS 1375 DEB		58
ARIANE 2 DEB		58
CZ-3C DEB		52
ARIANE 1 DEB		51
CZ-2C DEB		51
COSMOS 886 DEB		50
PSLV DEB			50
CZ-2D DEB		49
ARIANE 5 DEB (SYLDA)	48
CZ-3B DEB		46
DMSP 5D-2 F11 DEB		45
COSMOS 2499 DEB		42
SCOUT G-1 DEB		41
SL-8 DEB *		40
METEOR 2-17 DEB		37
METEOR 2-5 DEB		36
METEOR 2-8 DEB		36
ARIANE 44LP DEB		33
COSMOS 397 DEB		31
COSMOS 249 DEB		27
COSMOS 2491 DEB		27
COSMOS 252 DEB		26
SL-3 DEB			26
SCOUT A DEB		21
DELTA 1 DEB *		21
ARIANE 3 DEB		21
SL-19 DEB			21
FENGYUN 1C DEB *		20

[свернуть]

R/B - 2077 шт, то же -

Спойлер

SL-8 R/B			286
SL-12 R/B(2)		210
SL-14 R/B			109
ARIANE 5 R/B		97
BREEZE-M R/B		97
SL-6 R/B(2)		81
SL-12 R/B(AUX MOTOR)	62
FREGAT R/B		51
SL-3 R/B			49
CZ-4C R/B		45
DELTA 1 R/B		39
ATLAS 5 CENTAUR R/B	39
PSLV R/B			37
BLOCK DM-SL R/B		35
CZ-2C R/B		32
FALCON 9 R/B		32
TITAN 3C TRANSTAGE R/B	28
CZ-3B R/B		27
ATLAS CENTAUR R/B	25
DELTA 4 R/B		25
SL-16 R/B			22
CZ-4B R/B		22
H-2A R/B			22
PEGASUS R/B		21

[свернуть]

SL -

[Дмитрий Инфан]

полностью вывести ступень с околоземной орбиты, переведя ее на гелиоцентрическую орбиту вокруг Солнца. 

Мало им околоземного, так они хотят ещё и межпланетное пространство загадить. А ничего, что мусор оттуда удаляется на несколько порядков медленнее, чем с околоземной орбиты? 

[Arzach]

полностью вывести ступень с околоземной орбиты, переведя ее на гелиоцентрическую орбиту вокруг Солнца.

Мало им околоземного, так они хотят ещё и межпланетное пространство загадить. А ничего, что мусор оттуда удаляется на несколько порядков медленнее, чем с околоземной орбиты?

В общем-то, да, этот подход выглядит лишь как попытка отложить проблему на какое-то время, не решив её. К тому же и отследить такой объект будет гораздо труднее.

[Олег]

20.11.2023 обнаружены и пронумерованы 4 фрагмента от древнего Метеора 1970-года.

[Брабонт]

NorthStar raises $15 million for debris-tracking satellites waiting on Rocket Lab

[Олег]

Сравнил обстоятельства сближений объектов на орбите. Считал все сближения до 20 км за 3 часа. По SGP4, конечно ошибка координат, но предположил, что систематической ошибки расстояния не будет.
Конечно, случайные и умышленные сближения различить нет возможности ( разве что можно было считать еще и отн. скорости, и исключать с малыми скоростями).

1-я выборка - старый набор 25.07.2015 - 14072 шт TLE.
2-я - от 22.12.2023 - 21308 шт ( в 1.51 раз больше 1-й).
В обоих исключил старые эпохи, а также все пристыкованное к МКС и ККС, кроме самих станций.
Для 1-й выборки получилось 17900 сближений, для второй - 53664 ( в 3 раза больше, чем в 1-й).
И распределение для свежей выборки - с каким-то изломом.
От этого и разные соотношения
до 1 км в 1-й выборке - 51 сближение, во 2-й - 112,
до 5 км соотв 1153 и 1986
до 20 км - 17900 и 53664 
Графики - плотность вероятности и функция распределения.

[Дем]

Неравномерность нового графика - следствие активных уклонений?

[Олег]

Неравномерность нового графика - следствие активных уклонений?

Не знаю, это надо конкретные пары соседей смотреть.
А может быть сказалось обилие Старлинков и кубиков, выпускаемых партиями. Наверное более вероятно их расположение в десятках км друг от друга, чем в единицах км.
Может поэтому доля до 6..7 км ниже ( хотя общее количество больше ).

То есть в старой выборке - все более менее случайно, поэтому функция распределения квадратичная, соотв. плотность линейна. А в новой - добавились групповые запуски.