Актуальные вопросы моделирования техногенного загрязнения околоземного космического пространства.А.И. НазаренкоЦентр космиче

1. Введение
В многомерной области “время – высота – размеры КМ” измерения были проведены только в относительно не-больших локальных регионах.
Это обстоятельство характеризует основную трудность достоверной оценки пространственно-временного распределения КМ.

2. Модели

3. Определение концентрации
MASTER’99.
Число ячеек 680000
Для 5% точности необходимо >272 000 000 прогнозов
ORDEM2000
n ячеек 16×18=288
n прогнозов =288×8000≈
≈ 2 300 000
SDPA2000
n ячеек 16×18=288
Число прогнозов для расчета Δt(…) =n(r) ·n(hp) ·n(e)=16×16×8≈2000

Проблема: оптимизация разбиения ОКП на ячейки

4. Прогнозирование техногенного загрязнения
Сценарии:
1: как было;
2: 1+без сопутству-
ющих деталей;
3: 1+без взрывов;
4: (запуски +
меры 2 и 3)×0.5;
5: все меры (2 и 3)
Прогноз числа КО размером более 1 см

Данные о номинальном ежегодном приросте числа КО в области высот до 2000 км
КА: 52.0;
РН: 61;
технологические КО размером >20см: 100
Номинальное ежегодное число взрывов: 3
Среднее число КО d>20см на 1 взрыв: 39
Отношение числа КО размером более 1 см
к номинальному приросту числа КО
размером d>20см: k(d)=54.5.
Результаты прогноза на интервале 1960 - 2000.
Значения концентрации (ρ)частиц разных размеров
d, cм от 0.5 от 1.0 от 2.5 от 5.0 от 10.0 >20
до 1.0 до 2.5 до 5.0 до 10.0 до 20
ρmax,км-3 6.4Е-6 1.0Е-6 2.1Е-7 7.1Е-8 2.3Е-8 5.4Е-8

Моделирование фрагментов разрушений (взрывов)

Моделирование последствий столкновений
ORDEM&MASTER
Столкновения КО размером > 10 см
SDPA
Столкновения КО размером > 0.1 см
Вклад последствий столкновений
Накопленное число столкновений КО (Nc) размером более d
d, см >0.1 >0.25 >0.5 >1.0 >2.5 >5.0 >10 >20
Nc 6200 592 122 15.6 6.30 2.67 1.48 0.96

Учет вековых возмущений (атмосфера);
Распределение баллистических коэффициентов КО;
Распределение скорости разлета фрагментов при взрыве;
Распределение высот взорвавшихся КО;
Модель фрагментации при столкновениях.
Роль априорной информации при прогнозе:
Проблемные вопросы прогнозирования:
1. Повышение достоверности результатов моделирования
на основе уточнения априорной информации;
2. Настройка параметров модели по измерениям;
3. Учет последствий столкновений более мелких КО
в том числе и микрометеоритов;
4. Выработка рекомендаций по предотвращению монотон-
ного роста техногенного загрязнения.

5. Удельный поток КМ относительно КА
Мгновенное значение (все модели):
ORDEM
(1)
(2)
(3)
(4). Подстановка (4) в (2) дает:
MASTER
SDPA
=?
(5)
(6)

Распределения величины и направления скорости столкновений
- Относительная скорость
А - ее отклонение относительно направления VKA
- статистическое распределение направле-
влений, построенное на множестве частиц

SDPA2000 ORDEM2000
pQrel(A) and pVrel(A) distributions as well as the angular dependence of the relative velocity

Collision velocity for SOs of different sizes, km/s
Estimate >1 mm >1 cm >10cm
ORDEM2000 7.74 7.77 7.69
Vv, km/s 8.62 7.74 7.87
Vq, km/s 10.53 10.01 10.20
SDPA2000 10.56 10.56 10.56
I believe that the results presented
above are quite important. They testify
rather convincingly, that in calculating
the average values of collision velocity
(the “Average impact velocity”) in the
ORDEM2000 model the averaging is carried
out over the set of possible directions
of the relative velocity, rather than
over the set of directions of possible
collisions.

6. Comparison of debris flux model data for
manned missions
Data on the flux of SD of different sizes relative to the ISS