1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Астрономический журнал
  4. T. 100, № 10, 2023

Астрономический журнал, 2023, T. 100, № 10, стр. 898-917

Влияние радиационных сил на наблюдаемое положение и эволюцию орбиты объектов космического мусора с большим отношением площади к массе

Т. Н. Санникова 1, *

1 Крымская астрофизическая обсерватория РАН
Научный, Россия

* E-mail: tnsannikova@craocrimea.ru

Поступила в редакцию 05.06.2023
После доработки 07.07.2023
Принята к публикации 17.07.2023

Аннотация

Данное исследование посвящено оценке влияния светового давления на наблюдаемое положение и элементы орбиты объектов космического мусора с большим отношением площади к массе $A{\text{/}}m$ в области средневысоких, геостационарных и высокоэллиптических орбит на коротких интервалах времени (до 1 года). Выполнено численное интегрирование орбит 78 модельных объектов при 8 значениях $A{\text{/}}m$ от 0.01 до 125 м2/кг и двух значениях коэффициента отражения $k = 1.0$ и 1.44. Определены максимальные (в течение заданных периодов времени) угловые расстояния относительно подспутниковой точки на поверхности Земли между положениями, найденными с учетом радиационных сил и без их учета, а также максимальные в течение времени интегрирования изменения большой полуоси, эксцентриситета и наклона орбиты под влиянием радиационных сил. Получено, что для всех объектов наблюдается отрицательный дрейф большой полуоси. У моделей с большими полуосями 10 000, 15 000 и 20 000 км вариации наклона не превышают $15^\circ $. Среди остальных объектов при $\gamma = kA{\text{/}}m \geqslant 50$ м2/кг зафиксированы случаи обусловленных световым давлением переходов от прямого движения к обратному (и наоборот), что говорит о возможности флипов плоскости орбиты под влиянием радиационных сил даже в краткосрочной перспективе. Приведены продолжительности успешного интегрирования (время жизни объекта на орбите): для большинства моделей с $\gamma \geqslant 50.0$ м2/кг оно составило менее 1 года. Также представлены интервалы времени, в течение которых смещение возмущенного под влиянием радиационных сил положения от невозмущенного не превышает $5{\kern 1pt} '$, $45{\kern 1pt} '$ и $3^\circ $ в зависимости от величины $\gamma $, большой полуоси и эксцентриситета в начальную эпоху. Опираясь на результаты статьи, можно оценить необходимую периодичность наблюдений объектов с большим $A{\text{/}}m$.

Ключевые слова: численное интегрирование орбит, космический мусор, отношение площади к массе, световое давление, эффект Пойнтинга–Робертсона

Список литературы

  1. ESA’s Space Debris Office at ESOC, Darmstadt. Space Debris by the numbers. (2023). https://www.esa.int/Safety_Security/Space_Debris/Space_debris_by_the_numbers

  2. A. Horstmann, S. Hesselbach, C. Wiedemann, S. Flegel, M. Oswald, and H. Krag, Enhancement of S/C Fragmentation and Environment Evolution Models, ESA contract No. 4000115973/15/D/SR (2020).

  3. ESA’s Space Debris Office at ESOC, Darmstadt. About space debris. (2023). https://www.esa.int/Space_Safety/Space_Debris/About_space_debris

  4. Г. Г. Ступак, Научно-практическая конференция с международным участием “Околоземная астрономия – 2022”, Москва, 18–21 апреля 2022 г. Тезисы http://www.inasan.ru/wp-content/uploads/2022/04/Abstract-Book-2022.pdf, с. 24 (2022).

  5. В. М. Агапов, И. Е. Молотов, Г. К. Боровин, А. И. Стрельцов, Инженерный журнал: наука и инновации № 2 (98), 6 (2020).

  6. ПАО МАК “Вымпел”, информационный портал. Параметры орбит новых обнаруженных высокоорбитальных объектов космического мусора. http://spacedata.vimpel.ru/ru

  7. R. Sun, C. Zhao, M. Zhang, and Y. Hou, Adv. Space Research 51 (11), 2136 (2013).

  8. L. Anselmo and C. Pardini, Adv. Space Research 43 (10), 1491 (2009).

  9. L. Anselmo and C. Pardini, Acta Astronautica 67 (1–2), 204 (2010).

  10. E. D. Kuznetsov and E. A. Avvakumova, Acta Astronautica 158, 140 (2019).

  11. A. J. Rosengren and D. J. Scheeres, Adv. Space Research 52 (8), 1545 (2013).

  12. S. Valk, N. Delsate, A. Lemaître, and T. Carletti, Adv. Space Research 43 (10), 1509 (2009).

  13. E. D. Kuznetsov, V. Gusev, and I. Malyutin, J. Space Safety Engineering 6 (4), 276 (2019).

  14. S. O. Belkin and E. D. Kuznetsov, Acta Astronautica 178, 360 (2021).

  15. S. Channumsin, M. Ceriotti, and G. Radice, Adv. Space Research 61 (4), 1066 (2018).

  16. Е. Н. Поляхова, Вестн. СПбГУ. Сер. 1: Математика. Механика. Астрономия № 4, 89 (2004).

  17. Э. Д. Кузнецов, Астрон. вестн. 45 (5), 444 (2011).

  18. В. А. Авдюшев, Численное моделирование орбит (Томск: Изд-во НТЛ, 2010).

  19. А. Г. Александрова, Т. В. Бордовицына, И. Н. Чувашов, Изв. ВУЗов. Физика 60 (1), 69 (2017).

  20. A Community Python Library for Astronomy Astropy v5.3.2. Astropy Documentation. Astronomical Coordinate Systems (astropy.coordinates). https://docs.astropy.org/en/stable/coordinates/index.html

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Астрономический журнал

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал