ГОСТ Р 25645.167-2005
Космическая среда (естественная и искусственная). Модель пространственно-временного распределения плотности потоков техногенного вещества в космическом пространстве
45 страниц
Купить официальный бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее
Официально распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль".
Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.
Способы доставки
- Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
- Курьерская доставка (7 дней)
- Самовывоз из московского офиса
- Почта РФ
Устанавливает модель пространственно-временного распределения плотности потоков техногенного вещества размером более 0,1 см на удалении от поверхности Земли от 200 до 2000 км в произвольный момент времени с 2000 г. по 2025 г.
Стандарт предназначен для:
- использования в расчетах при определении условий функционирования и полета космических аппаратов в околоземном пространстве;
- разработки мероприятий по обеспечению экологической безопасности при создании и эксплуатации орбитальных средств;
- обоснования и оценки эффективности мероприятий и рекомендаций, направленных на ослабление антропогенного воздействия на космическую среду;
- обоснования параметров и условий применения наземной и бортовой аппаратуры, предназначенной для измерения характеристик техногенного вещества в околоземном космическом пространстве
Введен впервые
Оглавление
1 Область применения
2 Нормативные ссылки
3 Определения
4 Сокращения и обозначения
5 Общие положения
6 Определение плотности потока техногенного вещества относительно инерциальной системы координат
7 Определение потока техногенного вещества относительно космических с типовыми орбитами
8 Прогнозирование плотности потока техногенного вещества
Приложение А Характеристики компьютерных программ для определения пространственно-временного распределения техногенного вещества
Space environment (natural and artificial). Model of spatial and time distribution for space debris in LEO
| Дата введения: | 01.01.2006 |
|---|---|
| Актуализация: | 05.05.2017 |
Этот ГОСТ находится в:
-
Раздел:
Классификатор государственных стандартов
-
Подраздел:
Общетехнические и организационно-методические стандарты
- Подраздел: Астрономия
-
Подраздел:
Общетехнические и организационно-методические стандарты
-
Раздел:
Общероссийский классификатор стандартов
-
Подраздел:
Математика. Естественные науки
- Подраздел: Астрономия. Геодезия. География
-
Подраздел:
Математика. Естественные науки
Организации:
| 01.02.2005 | Утвержден | Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии |
|---|---|---|
| Разработан | ФГУП ВНИИстандарт | |
| Разработан | ФГУП ЦНК | |
| Издан | Стандартинформ |
Ссылка на страницу
Страница 1
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ
ГОСТ Р
25645.167-
2005
СТАНДАРТ
РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
КОСМИЧЕСКАЯ СРЕДА (ЕСТЕСТВЕННАЯ И ИСКУССТВЕННАЯ)
Модель пространственно-временного распределения плотности потоков техногенного вещества в космическом пространстве
Издание официальное
3
О*
*
0
1
п
ID
Москва
Стандартинформ
2005
Страница 2
Предисловие
Цели и принципы стандартизации, а также правила разработки и утверждения Российских национальных стандартов установлены Федеральным законом «О техническом регулировании» от 27.12.02 No 184-ФЗ
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Научный центр космических информационных систем и технологий наблюдений» (ФГУП ЦНК) и Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации» (ФГУП ВНИИстандарт)
2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 1 февраля 2005 г. № 11-ст
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе «Национальные стандарты», а текст изменений — в информационных указателях «Национальные стандарты». В случав пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе «Национальные стандарты»
©Стандартинформ. 2005
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии
II
Страница 3
Содержание
1 Область применения...................1
2 Нормативные ссылки...................1
3 Определения......................1
4 Сокращения и обозначения...................2
5 Общие положения....................3
6 Определение плотности потока техногенного вещества относительно инерциальной системы координат ........................5
7 Определение потока техногенного вещества относительно космических аппаратов с типовыми орбитами ........................15
8 Прогнозирование плотности потока техногенного вещества..........24
Приложение А (справочное) Характеристики компьютерных программ для определения пространственно-временного распределения техногенного вещества........35
ill
1—286
Страница 4
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КОСМИЧЕСКАЯ СРЕДА (ЕСТЕСТВЕННАЯ И ИСКУССТВЕННАЯ)
Модель пространственно-временного распределения плотности потоков техногенного вещества в космическом пространстве
Space environment (natural and artificial).
Model of spatial and time distribution for space debris flux density in LEO
Дата введения — 2006—01—01
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает модель пространственно-временного распределения плотности потоков техногенного вещества размером более 0,1 см на удалении от поверхности Земли от 200 до 2000 км в произвольный момент времени с 2000 по 2025 г.
Стандарт предназначен для:
- использования в расчетах при определении условий функционирования и полета космических аппаратов в околоземном пространстве;
- разработки мероприятий по обеспечению экологической безопасности при создании и эксплуатации орбитальных средств;
- обоснования и оценки эффективности мероприятий и рекомендаций, направленных на ослабление антропогенного воздействия на космическую среду;
- обоснования параметров и условий применения наземной и бортовой аппаратуры, предназначенной для измерения характеристик техногенного вещества в околоземном космическом пространстве.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующий стандарт;
ГОСТ 25645.103 — 84 Условия физические космического пространства. Термины и определения
Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю «Национальные стандарты», составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяют в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями;
3.1 околоземное космическое пространство: По ГОСТ 25645.103.
3.2 космический объект; КО: Тело искусственного происхождения, находящееся в околоземном пространстве.
3.3 каталогизированный космический объект: Космический объект размером более 10—30 см. включенный в каталоги сопровождаемых объектов систем контроля космического пространства или других служб и организаций.
Издание официальное
1
2-2В6
Страница 5
3.4 некаталогизированный космический объект: Космический объект размером, как правило, менее 10—30 см. образовавшийся в процессе или после прекращения функционирования орбитальных средств в околоземном пространстве и не включенный в каталоги сопровождаемых объектов.
3.5 техногенное вещество: Совокупность каталогизированных и некаталогизированных космических объектов техногенного происхождения, находящихся в околоземном пространстве.
3.6 концентрация техногенного вещества: Среднее число КО в единице объема (в окрестности фиксированной точки) околоземного пространства.
3.7 поток техногенного вещества: Среднее число КО. проходящих в единицу времени через некоторую заданную поверхность.
3.8 плотность потока техногенного вещества: Поток через сферическую поверхность единичного сечения.
3.9 статистические характеристики скорости техногенного вещества: Функции распределения и числовые характеристики радиальной и тангенциальной составляющих скорости КО. а также возможных направлений тангенциальной составляющей скорости в околоземном пространстве.
3.10 относительная скорость сближающихся космических объектов: Векторная разность скоростей некоторого произвольного и заданного КО в момент их максимального сближения.
3.11 средняя относительная скорость: Среднее значение относительной скорости, попученное усреднением относитепьных скоростей всех КО в окрестности траектории заданного КО (произвольный КО участвует в усреднении один раз).
3.12 средняя скорость возможных столкновений: Среднее значение относительной скорости, полученное усреднением относительных скоростей всех КО, с которыми может столкнуться заданный КО, т. е. усреднением по множеству возможных стопкновений.
3.13 коэффициент технической политики: Показатель интенсивности образования техногенного вещества в интервале прогноза, опредепяемый отношением числа ежегодно образующихся космических объектов в интервале прогноза (после 2000 г.) к соответствующей средней оценке за время с 1990 по 2000 г.
4 Сокращения и обозначения
4.1 В настоящем стандарте применяют следующие сокращения:
КО — космический объект;
КА — космический аппарат;
ОКП — околоземное космическое пространство;
4.2 В настоящем стандарте применяют следующие обозначения:
h — высота точки;
Ф — широта точки;
j — номер диапазона размеров КО;
dj — певая граница размеров КО. соответствующая /-му диапазону их размеров; р (Л, <р)у — концентрация техногенного вещества дляу-го диапазона размеров КО в зависимости от высоты и широты точки;
/ — наклонение плоскости орбиты;
V. — тангенциальная составляющая скорости КО (направлена в плоскости орбиты перпенди-купярно к радиусу-вектору);
Ц (h) — среднее значение тангенциальной составляющей скорости, попученное усреднением скоростей всех КО. которые в произвопьный момент времени могут находиться на данной высоте;
'/отн —относительная скорость сближающихся КО;
А — угол между тангенциальными составляющими скорости заданного КО и относительной скорости некоторого произвольного КО;
рУотн (А) — статистическая плотность распределения направления тангенциальной составляющей относительной скорости, полученная путем усреднения относительных скоростей всех
2
Страница 6
КО. которые находятся в окрестности траектории заданного КО (произвольный КО участвует в усреднении один раз):
рУстл (А) — статистическая плотность распределения направления тангенциальной составляющей скорости возможных столкновений, полученная усреднением по множеству возможных столкновений;
\^тп — средняя скорость возможных столкновений КА с техногенным веществом;
Р — поток техногенного вещества;
О (h, <р); — плотность потока техногенного вещества для j-го диапазона размеров КО относитепьно инерциальной системы координат в зависимости от высоты и широты точки;
Оотн (Л. i)y— плотность потока техногенного вещества дляу'-го диапазона размеров КО относительно КА. находящегося на фуговой орбите с высотой h и наклонением /';
N [tb tA — среднее число возможных столкновений некоторого заданного КА с КОу-го диапазона размеров за время от до f2:
Си — коэффициент, учитывающий форму и ориентацию рассматриваемого КА а. р — углы, характеризующие ориентацию заданной оси по отношению к подвижной связанной с рассматриваемым КА системой координат;
S — характерная площадь поперечного сечения КА;
F(t) —функция, учитывающая изменение потока техногенного вещества в интервале прогноза от начального момента tQ до момента времени Г,
К — коэффициент технической политики.
5 Общие положения
5.1 В соответствии с моделью пространственно-временного распределения техногенного вещества в околоземном пространстве определяют;
- плотность потока техногенного вещества относительно инерциальной системы координат в начальный момент времени t0 = 2000 г.;
- плотность потока техногенного вещества относительно КА. движущихся по типовым орбитам, в начальный момент времени tQ = 2000 г.;
- ппотность потока техногенного вещества в произвольный момент времени от 2000 до 2025 г.
5.2 Для определения пространственно-временного распределения плотности потока техногенного вещества в околоземном пространстве используют следующие исходные данные;
- данные систем контроля космического пространства;
- сведения о разрушении космических аппаратов и ступеней ракет-носителей, а также о выполнении различных операций, предусмотренных программами космических полетов;
- данные радиолокационных и оптических измерений техногенного вещества;
- результаты космических экспериментов по определению непосредственного воздействия техногенного вещества на конструкцию КА
Примечание — Перечисленные исходные данные используют для настройки математических моделей техногенного вещества. Их точностные характеристики определяются физическими принципами, методами и средствами обнаружения, наблюдения и контроля техногенного вещества в околоземном пространстве.
5.3 Характеристики пространственно-временного распределения техногенного вещества строят на основе данных, перечисленных в 52. с помощью математического моделирования техногенного загрязнения околоземного пространства. Точность характеристик пространственно-временного распределения техногенного вещества опредепяется точностью исходных данных, а также допущениями, применяемыми при математическом моделировании. Основные характеристики компьютерных программ для определения пространственно-временного распредепения техногенного вещества приведены в приложении А.
5.4 Характеристики пространственно-временного распределения космических объектов определяют для восьми диапазонов их размеров, приведенных в таблице 5.1.
3
2'
Страница 7
|
Таблица 5.1 — Разбиение размеров и средней массы КО на диапазоны | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.5 Значения функции О (ft, q>);, м~2«год~1. характеризующей плотность потока космических объектов >-го диапазона размеров относительно инерциальной системы координат в зависимости от высоты и широты точки, вычисляют в процессе математического моделирования по формуле
0(Л,Ф),*Р(/».Ф>Д(/»>. (1)
где р (ft, <р) — концентрация космических объектов для /-го диапазона размеров в зависимости от высоты и широты точки;
Vt (ft) — средняя тангенциальная составляющая скорости.
5.6 Значения функции QOTH (ft. i)r м~2тод\ характеризующей плотность потока космических объектов относитепьно КА для различных диапазонов размеров КО. определяют для круговых орбит КА в зависимости от высоты ft и наклонения i.
Значения QOTH (ft, вычисляют в процессе математического моделирования усреднением мгновенных значений плотности потока, определяемых концентрацией КО и их относительной скоростью в различных точках.
5.7 Значения потока Р, за год для космических объектов различных диапазонов размеров относительно КА простой формы определяют по формуле
Pfs CN S QOTH (ft. i)f> (2)
где CN — коэффициент, учитывающий форму и ориентацию КА;
S — характерная площадь КА. м*;
Оотн (ft. О/— соответствующая плотность потока.
При этом используют допущение, что размеры КА существенно больше размеров КО.
Значения коэффициента CN устанавливают для элементов конструкции КА различной формы (цилиндр. конус, панель) в виде функций углов аир, характеризующих ориентацию заданной оси по отношению к подвижной, связанной с рассматриваемым КА. системой координат. Для КА сферической формы принимают
С„= 1.
S = я 0*/4.
где D — диаметр КА. м.
5.8 В связи с тем. что тангенциальная составляющая схорости КО в среднем на порядок больше радиальной, т. е. вектор относительной скорости VOTH отклоняется от горизонтальной скорости незначительно. поток КО относительно заданного КА принимают плоским, а направление относительной схорости характеризуют только ее отклонением А от тангенциальной составляющей схорости КА V,. В общем случае в процессе математического моделирования относительную скорость вычисляют как векторную раз-
4
Страница 8
мость скоростей соответственно некоторого произвольного и заданного объектов. Для приближенных вычислений относительной скорости при значениях угла А в пределах ± 90' применяют формулу
Уотн И)» 2 V, cos (А). (3)
Погрешность вычислений по этой формуле в большинстве случаев не превышает 0.5 км/с.
5.9 Статистическую плотность распределения направления тангенциальной составляющей относительной скорости рУотн (Л) вычисляют в процессе математического моделирования усреднением соответствующих мгновенных значений в различных точках траектории с учетом концентрации техногенного вещества и возможных направлений относительной скорости КО в этих точках.
Статистическую плотность распределения направления тангенциальной составляющей скорости возможных столкновений рУстп (Л) в процессе математического моделирования вычисляют по формуле
pv («)- Уотн(*)рУотнМ)
СТЛ /УотнМ) pVOTu(A)dA (4)
д
Применение этой формулы учитывает влияние различного вклада КО с различными относительными скоростями в суммарную оценку плотности потока, при этом реализуется переход к усреднению по множеству возможных столкновений.
Среднюю скорость возможных столкновений КА с космическими объектами в процессе математического моделирования вычисляют по формуле
VCT„ = lV01H(A)pVCT„(A)dA. (5)
5.10 Среднее число столкновений КА сферической формы с техногенным веществом разного размера N (/,, t2\ в интервале времени (f,, t2) определяют по формуле
(6)
где Р —поток техногенного вещества дляу-го диапазона размеров;
F(Г) (годы) — функция, учитывающая влияние изменения потока техногенного вещества в интервале прогноза от начального момента времени /0 до момента времени t.
Значения функции рассчитывают в зависимости от размеров техногенного вещества, высоты h, для которой определены значения потока Рг а также при различных гипотезах об интенсивности образования техногенного вещества на интервале прогноза, характеризуемых коэффициентом технической политики К. Для приближенных расчетов, а также для высот более 1000 км может быть принято приближенное значение F(t)<° t—10. За начальный момент f0 принят 2000 г.
5.11 Приведенные значения плотности потока техногенного вещества относительно типовых орбит КА не охватывают все возможные виды орбит, например эллиптические орбиты. Поэтому для оценок потока техногенного вещества относительно КА. не рассмотренных в настоящем стандарте, используют математические модели, данные о которых приведены в приложении А.
6 Определение плотности потока техногенного вещества относительно инерциальной системы координат
6.1 При оценке текущей плотности потока КО 0(/>. <р), относительно инерциальной системы координат высоту h и широту точки <р задают дискретно соответственное шагом 100 км и 5°.
6.2 Средние значения тангенциальной составляющей скорости КО V. (h)r которые при вычислениях по формуле (1) использовались для определения плотности потока О (h, <р),. приведены в таблице 6.1. Эти значения получены усреднением скоростей всех КО заданного диапазона размеров, орбиты которых отличаются высотами, эксцентриситетами и наклонениями.
5
3—2В6
Страница 9
|
Таблица 6.1 — Средние значения тангенциальной составляющей скорости | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6.3 Плотность потока Q{h, q>); для объектов различных диапазонов размеров определяют в соответствии с таблицами 6.2—6.9.
6
Страница 10
|
Ч Таблица 6.2 — Плотность потока КО размером 0,1 — 0.25 см (У = 1) относительно инерциальной системы координат | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Примечание к таблицам 6.2 — 6.9 — Обозначение «Е-х» означает 10"х. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Страница 11
|
05 Таблица 6.3— Плотность потока КО размером 0.25 — 0.50 см 0 * 2) относительно инерциальной системы координат | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Страница 12
|
* Таблица 6.4 — Плотность потока КО размером 0.5 — 1,0 см (/ = 3) относительно инерциальной системы координат | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Страница 13
|
q Таблица 65 — Плотность потока КО размером 1.0 — 2.5 см {j = А) относительно инерциальной системы координат | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Страница 14
|
* Таблица 6.6 — Плотность потока КО размером 2.5 — 5.0 см {) = 5) относительно инврцнальной системы координат | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Страница 15
|
^ Таблица 6.7 — Плотность потока КО размером 5.0 — 10,0 см (у = 6) относительно ж*ерцнальмой систе-мы координат | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Страница 16
|
Таблица 6.8 — Плотность потока КО размером 10,0 — 20.0 см (/ = 7) относительно ннврциалъной системы координат | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
эвг—s
Страница 17
|
2 Таблица 6.9 — Плотность потока КО размером > 20.0 см {) = 8) относительно инерциальной системы координат | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Страница 18
7 Определение потока техногенного вещества относительно космических аппаратов с типовыми орбитами
7.1 При оценке плотности потока КО Оотн (h. /), относительно КА, движущихся по типовым орбитам, в качестве расчетных значений высоты и наклонений приняты следующие значения:
-для высоты/» —200.400. 600. 800.1000.1200,1400км;
- для наклонений — 55°. 65°, 75°. 85е, 95°. 105е.
Плотность потока определяют для различных диапазонов размеров КО (у). приведенных в таблице 5.1.
7.2 Средние скорости столкновений, рассчитанные по формуле (5). мало зависят от размеров КО. Для рассмотренных высот и наклонений типовых орбит средние скорости определяют по данным, приведенным в таблице 7.1.
|
Таблица7.1 — Средние скорости столкновений ^стл | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.3 Плотность потока Оотн (ft, /)у КО различных размеров через поверхность КА, движущихся по круговым орбитам с различными высотами и наклонениями, определяют по таблице 7.2. В каждой из
клеток последовательно записаны значения плотности потока для 1.2.....8-го диапазона размеров КО
(/=1.2.....8).
|
Таблица 7.2 — Плотность потока КО | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
о* 15 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Страница 19
|
Окончание таблицы 7.2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
16
Страница 20
7.4 Статистические плотности рУСтл (А) распределения направления тангенциальной составляющей скорости возможных столкновений для круговых орбит с различными наклонениями определяют по данным таблицы 7.3 и рисунка 7.1. Эти распределения мало зависят от размеров космических объектов и высоты орбиты КА, Они являются симметричными относительно направления тангенциальной составляющей скорости КА.
|
Таблица 7.3 — Распределение направлений скорости столкновений для круговых орбит с разными наклонениями | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
6— 2BG 17 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Страница 21
|
Продолжение таблицы 7.3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
18
Страница 22
|
Окончание табпицы 7.3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||
|
Рисунок 7.1 — Статистическая плотность распределения направлений тангенциальной составляющей скорости возможных столкновений | ||||||||||||||||||||||||||||||
Страница 23
7.5 При расчете по формуле (2) потока КО относительно типовых элементов конструкции КА (цилиндр. конус, панель) в качестве характерной площади S используют:
для цилиндра и конуса — площадь осевого сечения;
для панели — площадь одной стороны.
7.6 Учет ориентации проводят для всех типовых элементов конструкции, кроме сферы. Для цилиндра и конуса ориентацию задают положением их оси в подвижной орбитальной системе координат. Ориентацию плоского элемента характеризуют соответствующим положением нормали к поверхности. Конкретное положение указанных направлений описывают двумя углами (а и Р)в упомянутой системе координат {рисунок 7.2). Угол а является аналогом азимута. Он отсчитывается в горизонтальной плоскости по часовой стрелке от направления тангенциальной составляющей скорости КА. Угол {} является аналогом угла места и определяют угол между задаваемым направлением и горизонтальной плоскостью.
|
Напрзвгение Ось |
 |
|
Рисунок 7.2 — Задание ориентации элемента конструкции КА |
7.7 Данные о значениях коэффициента С,, для всех возможных вариантов ориентации типовых элементов конструкции КА (цилиндр, конус, панель), движущихся по орбитам с наклонениями в окрестности значений 55е, 75® и 95е. приведены на рисунках 7.3—7.5. Для конуса рассмотрено четыре значения угла раствора: 15°, 30е. 45е и 60°. При приближении угла р к 90° (перпендикуляру к плоскости потока) коэффициент CN становится независимым от угла а. при этом он стремится для тел вращения к 1. а для панели — кО.
20
Страница 24
|
Выола 850 kw. на»лр|-ение ?$• Ципиндр |
 |
|
Btico'a 400 ки. кзкп:>не«ие 55‘ Цили»**» | |
 |
наг fiu |
|
IViniM» | |
|
Высота ^350 км, наклонение 9S* Цилинир |
 |
|
Kohjc у 1J' |
 |
|
Упв м4я vwem |
|
Ксмус У • 15” |
 |
|
mixxo Рисунок 7.3 — Зависимость коэффициента С„ от ориентации цилиндра и конуса с углом раствора 15‘ |
|
Ко«ус ( ■ 1S* |
 |
1Ч>
Страница 25
|
Высота 850 км. н8«лсч-ение 76' ко«ус у ■ зо- |
 |
|
УТОЛП>0» |
|
Высота *350 км, наьгюнение ЭГ ко«ус I • w |
 |
|
го _Высока 400 км. шктнечие 55* kohjc у - э«- |
 |
|
№ПШ4>1 |
|
Kohjc у« 4‘" Ксиус у ■ 45" |
 |
|
Упг Ь »фа Рисунок 7.4 — Зависимость коэффициента С„ от ориентации конусов с углом раствора 30“ и 45е |
|
Ко«ус ( • *5* |
 |
Страница 26
 |
|
Высо-а 400 ки. шкпзнечке 55* Иои^У-«Г |
 |
|
тпаиф* |
|
Пажль |
 |
 |
|
Рисунок 7.5 — Зависимость коэффициента С* от ориентации конуса с углом раствора 60" и панели |
1Ч>
w
Страница 27
8 Прогнозирование плотности потока техногенного вещества
8.1 Определение среднего числа столкновений N{tut^ КА с техногенными объектами у-ro диапазона размеров на интервале прогноза (f,, t2) осуществляется по формулам (2) и (6) с использованием данных раздела 7 и приведенных ниже значений функций F(t).
8.2 Значения функции F (0 выбирают в зависимости от высоты орбиты КА. размеров КО. момента времени t, а также используемой гипотезы об интенсивности образования техногенного вещества на интервале прогноза. Для КА с разными наклонениями и с одинаковой высотой орбиты применяют одно и то же значение функции F(t).
8.3 При прогнозировании плотности потока КО используются две гипотезы об интенсивности образования техногенного вещества на интервале прогноза, различающиеся значениями коэффициента технической политики К. Для первой гипотезы используется значение К= 1. Это означает сохранение интенсивности образования КО на уровне предшествующего десятилетия. Вторая гипотеза предполагает, что после 2005 г. будут применены меры по ослаблению техногенного загрязнения, которые уменьшат интенсивность образования техногенного вещества в 2 раза (К = 0.5).
8.4 Применяемые для прогноза потока КО функции F (/) приведены в таблицах 8.1—8.16. Каждая из таблиц относится к конкретному диапазону размеров КО и используемой гипотезе об интенсивности образования техногенного вещества на интервале прогноза. Функции F(t) относятся к высотам рассматриваемых в настоящем стандарте типовых орбит КА; 400. 600. 800.1000.1200 и 1400 км. Для больших высот рекомендуется использовать данные, приведенные для высоты 1400 км.
|
Таблица 8.1 — Значения функции Я (/) для КО размером 0.1—0.25 см и значения К = 1 на всем интервале прогноза | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
24
Страница 28
Т а б л и ц а 8.2 — Значения функции F (/) для КО размером 0,25—0,5 см и значения К = 1 на всем интервале прогноза
|
Год |
F (0. юды. для высоты, км | ||||||
|
200 |
400 |
600 |
800 |
1000 |
1200 |
1400 | |
|
2000 |
1.000 |
1.000 |
1.000 |
1.000 |
1.000 |
1.000 |
1.000 |
|
2001 |
2.514 |
2.182 |
1.848 |
1,933 |
1.982 |
2.022 |
2.011 |
|
2002 |
3.809 |
3.238 |
2.687 |
2.872 |
2.978 |
3.068 |
3.039 |
|
2003 |
5.039 |
4.249 |
3.516 |
3.818 |
3.990 |
4.137 |
4.084 |
|
2004 |
6.417 |
5.377 |
4.391 |
4.795 |
5.025 |
5,228 |
5.149 |
|
2005 |
7.873 |
6.580 |
5.311 |
5.803 |
6.083 |
6.340 |
6.233 |
|
2006 |
9.372 |
7.833 |
6.274 |
6.840 |
7.163 |
7.474 |
7.335 |
|
2007 |
11.389 |
9.424 |
7.311 |
7.910 |
8.267 |
8,630 |
8.459 |
|
2008 |
13.869 |
11.324 |
8.422 |
9.014 |
9.397 |
9.808 |
9.605 |
|
2009 |
16.765 |
13.506 |
9.604 |
10.150 |
10.551 |
11.007 |
10.773 |
|
2010 |
19.085 |
15.388 |
10.815 |
11.316 |
11.728 |
12.228 |
11.959 |
|
2011 |
20.751 |
16.823 |
11.962 |
12.477 |
12.916 |
13.473 |
13.162 |
|
2012 |
22.482 |
18.170 |
12.923 |
13.558 |
14.080 |
14.741 |
14.373 |
|
2013 |
23.870 |
19.316 |
13.865 |
14.642 |
15.257 |
16.033 |
15.600 |
|
2014 |
25.150 |
20.387 |
14.789 |
15.730 |
16.448 |
17.349 |
16.844 |
|
2015 |
26.559 |
21.563 |
15.756 |
16.848 |
17.661 |
18.686 |
18.107 |
|
2016 |
28.034 |
22,804 |
16.766 |
17.996 |
18.896 |
20.046 |
19.387 |
|
2017 |
29.543 |
24,091 |
17.818 |
19.173 |
20.153 |
21.427 |
20.686 |
|
2018 |
31.570 |
25,715 |
18.944 |
20.384 |
21.435 |
22.830 |
22.006 |
|
2019 |
34.058 |
27,647 |
20.143 |
21.628 |
22.742 |
24.255 |
23.348 |
|
2020 |
36.962 |
29,861 |
21.415 |
22.904 |
24.073 |
25.703 |
24.711 |
|
2021 |
39.286 |
31.771 |
22.713 |
24.209 |
25.426 |
27.172 |
26.091 |
|
2022 |
40.962 |
33.235 |
23,943 |
25.508 |
26.789 |
28.666 |
27.488 |
|
2023 |
42.731 |
34.625 |
24.980 |
26.716 |
28.122 |
30.183 |
28.890 |
|
2024 |
44.137 |
35,801 |
25.993 |
27.925 |
29.468 |
31.725 |
30.309 |
|
2025 |
45.431 |
36.898 |
26.985 |
29.135 |
30.826 |
33.291 |
31.742 |
|
Таблица 8.3 — Значения функции F (<) для КО размером 0.5—1.0 см и значения К = 1 на всем интервале прогноза | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
25
Страница 29
|
Окончание таблицы 8.3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Таблица 8.4 — Значения функции F (<) для КО размером 1.0—2.5 см и значения К = 1 на всем интервале прогноза | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
26
Страница 30
|
Т а б л и ц а 8.5 — Значения функции F (<) для КО размером 2.5—5.0 см и значения К = 1 на всем интервале прогноза | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Т а б л и ц а 8.6 — Значения функции F (I) для КО размером 5.0—10,0 см и значения К = 1 на всем интервале прогноза
|
Год |
F (0. ГОДЫ, дли высоты, км | ||||||
|
200 |
400 |
600 |
600 |
1000 |
1200 |
1400 | |
|
2000 |
1.000 |
1,000 |
1.000 |
1.000 |
1.000 |
1.000 |
1.000 |
|
2001 |
2.340 |
2.105 |
1.904 |
1.963 |
1.996 |
2.019 |
2.014 |
|
2002 |
3.439 |
3.076 |
2.810 |
2.941 |
3.010 |
3.060 |
3.046 |
|
2003 |
4.426 |
3.984 |
3.719 |
3.933 |
4.042 |
4.123 |
4.097 |
|
2004 |
5.494 |
4.969 |
4.668 |
4.952 |
5.096 |
5.206 |
5.168 |
|
2005 |
6.627 |
6.017 |
5.657 |
5.999 |
6.172 |
6.310 |
6.259 |
|
2006 |
7.816 |
7.122 |
6.685 |
7.073 |
7.271 |
7.436 |
7.370 |
|
2007 |
9.405 |
8.480 |
7.765 |
8.176 |
8.393 |
8.582 |
8.503 |
|
2008 |
11.361 |
10.073 |
8.897 |
9.307 |
9.539 |
9.750 |
9.657 |
|
2009 |
13,658 |
11.889 |
10.080 |
10.468 |
10.708 |
10.939 |
10.833 |
|
2010 |
15.538 |
13.500 |
11.293 |
11.654 |
11.899 |
12.149 |
12.029 |
|
2011 |
17,012 |
14.831 |
12.467 |
12.847 |
13.107 |
13.381 |
13.242 |
27
Страница 31
|
Окончание таблицы 8.6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Таблица 8.7 — Значения функции F (t) для КО размером 10.0—20.0 см и значения К = 1 на всем интервале прогноза | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
28
Страница 32
|
Таблица 8.8 — Значения функции F (() для КО размером более 20,0 см и значения К = 1 на всем интервале прогноза | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Т а б л и ц а 8.9 — Значения функции F (f) для КО размером 0,1—0.25 см и значения К = 0.5 после 2005 г. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
29
Страница 33
|
Окончание таблицы 8.9 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Таблица 8.10 — Значения функции F (/) для КО размером 0,25—0.5 см и значения К = 0.5 после 2005 г. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
30
Страница 34
|
Таблица 8.11 — Значения функции F (<) для КО размером 0.5—1,0 см и значения К = 0.5 после 2005 г. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Т а б л и ц а 8.12 — Значения функции F (0 для КО размером 1.0—2.5 см и значения К = 0.5 после 2005 г. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
31
Страница 35
|
Окончание таблицы 8.12 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Таблица 8.13 — Значения функции F (f) для КО размером 2.5—5.0 см и значения К = 0.5 после 2005 г. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
32
Страница 36
|
Таблица 8.14 — Значения функции F (t) для КО размером 5.0—10.0 см и значения К = 0.5 после 2005 г. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Т аблица8.15 — Значения функции Я {/) для КО размером 10.0—20.0 см и значения К = 0.5 после 2005 г. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
33
Страница 37
|
Окончание таблицы 8.15 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Таблица 8.16 — Значения функции F (/) для КО размером более 20.0 см и значения К = 0,5 после 2005 г. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
34
Страница 38
Приложение А (справочное)
Характеристики компьютерных программ дпя определения пространственно-временного распределения техногенного вещества
А.1 Общие данные о компьютерных программах
А.1.1 Математические модели техногенного загрязнения ОКЛ. использованные для подготовки данных настоящего стандарта, реализованы в виде двух типов компьютерных программ.
А. 1.2 Первый тип программ реализует полуаналитическую стохастическую математическую модель для среднесрочного и долгосрочного прогнозирования техногенных КО размером более 1 мм, для построения пространственных распределений концентрации и характеристик скорости, а также для оценки риска столкновений. В многочисленных публикациях [1] — [9] эта модель названа как SDPA (Space Debris Prediction and Analysis). Последняя версия модели состоит из 10 отдельных модулей, относящихся к перечиспенным выше задачам. Рассматриваются суммарные данные о КО разпичных размеров (без «привязки» их к конкретным источникам загрязнения). Текущее состояние загрязнения ОКП характеризуется:
а) зависимостью концентрации КО от высоты и широты точки:
б) статистическими распределениями величины и направления скорости частиц в инерциальной системе координат.
Эти характеристики построены на базе комплексного использования доступной измерительной информации и различных априорных данных. Хотя упомянутые 10 модулей являются автономными, их последовательное применение позволяет рассчитать характеристики потока КО разных размеров на любое заданное время (при прогнозе на 10—20 и более лет). Связь между модулями осуществляется с помощью входных и выходных файлов. Методические основы построения этих модулей достаточно подробно изложены в упомянутых публикациях. Большая часть исходных данных для решения перечисленных задач подготовлена разработчиком модели. Пользователь задает интервал прогноза, элементы орбиты КА. координаты точки и т. п. Все программы первого типа выполнены на языке Паскаль.
А. 1.3 Второй тип программ, предназначенный для решения ряда частных задач и реализованный в среде Windows, характерен применением интерактивного режима и современного пользовательского сервиса. В настоящее время в эту группу входят две программы:
- инженерная компьютерная модель для анализа и прогнозирования характеристик космического мусора (SDPA-E);
- компьютерная модель для определения характеристик потока космического мусора относительно КА (SDPA-F);
А.2 Инженерная компьютерная модель для анализа и прогнозирования характеристик космического мусора
А.2.1 Инженерная модель предназначена для быстрого, удобного и визуального представления характеристик КМ. Эти характеристики определяют для частиц размером более 1 мм в областях низких (высоты до 2000 км) и геостационарных (интервал высот 35700 ± 400 км) орбит. В упомянутых областях сконцентрирована большая часть космического мусора. Основные исходные данные инженерной модели имеют форму таблиц. Они подготовлены на основе большого количества расчетов с применением группы программ, упомянутых в А.1.2. Для конкретных исходных данных пользователя инженерная модель выполняет интерполяцию табличных данных, подготовленных разработчиком. Интерполяция подготовленных разработчиком табличных данных является характерной чертой инженерной модели. Следствием такого подхода является ограничение области возможных значений исходных данных пользователя. В частности, модель неприменима для эллиптических орбит КА и моментов времени после 2025 г.
А.2.2 Модель позволяет вычислить характеристики космического мусора, приведенные в таблице А.1.
|
Та б л и ц а А.1 | ||||||||
|
35
Страница 39
Окончание таблицы А. 1
|
Наименование характеристики |
Пункт меню |
|
4 Среднее число столкновений с КА сферической формы заданного размера на некотором интервале прогноза после 2000 г. |
Прогноз |
|
5 Угловое распределение потока космического мусора относительно типичных орбит КА |
Столкновения |
|
6 Зависимость скорости столкновений от ее направления относительно КА. а также средняя скорость столкновений КА с космическим мусором |
Столкновения |
А.2.3 Главное меню программы приведено на рисунке А.1. Оно состоит из пяти разделов (страниц). Каждая страница относится к решению соответствующей задами. Название страницы соответствует решаемой задаче. Перечень задач:
1 Концентрация — определение пространственного распределения концентрации техногенного космического мусора в области низких орбит.
2 Концентрация в области ГСО — определение пространственного распределения концентрации техногенного космического мусора в области геостационарных орбит.
3 Поток — определение потока космического мусора относительно типовых (круговых) орбит космических аппаратов.
4 Прогноз — прогноз оценок потока космического мусора относительно типичной орбиты КА на заданном интервале времени после 2000 г. и определение суммарного числа столкновений.
5 Столкновения — построение распределения направлений возможных столкновений, зависимости скорости столкновения от ее направления, а также средней скорости столкновений.
|
ВойооБЛ I погыо»этег« Редактирование IВД погьэовэтсло О np>rpa»we РИнконзриоя модель тохмогоммо-о засорснип ОКП Файл I ТдаГги-ич / Графит .Тюмоо*. |
 |
|
ПОЫрО»УМС\П0«<О1Ш> графиков РвЯМ1>5ТЫИ<Я П0ГЗ.Ж1РЯТЯГЯ Рисунок А.1 — Главное меню инженерной модели |
~ .|Л|гУ1.л| 1Ы &Г<в>1
А.2.4 Панель пункта меню «Концентрация» представлена на рисунке А.2. Необходимые для решения выбранной задачи данные представлены на панели «Исходные данные» и вводятся пользователем в режиме диалога. Вводимые пользователем обшие (для решения разных задач) исходные данные включают:
1) минимальный и максимальный размеры КО. см;
2) высоту точки / орбиты, км;
3) широту точки или наклонение орбиты.... *.
| ||||||||||||||||||
|
Рисунок А.2 — Панель пункта меню «Концентрация» | ||||||||||||||||||
36
Страница 40
Перечисленные исходные данные соответствуют содержанию входных данных рассматриваемого стандарта. Однако их важное отличие заключается в том. что они могут принимать любые значения в рассматриваемом диапазоне, что обеспечивает пользователю программы дополнительные удобства.
Чтобы решить задачу с указанными исходными данными, нужно нажать кнопку «Запуск». После этого результаты вычислений будут показаны на панели «Результат».
А.2.5 Панель пункта меню «Поток» представлена на рисунке А.З.
»*>п«пь -вхюг»<мого укореняя ОКЛ
_ ж
оаип ДОмчи [рафики Правд
■У Запуск
3,89626-02
I.2240C-01
iHMi I
1ft». пГ го*
1/гвд июя Ша
матн к* .мет
Кс**кр«да ПЗТ01; П(КОКО Сг.п«жо**> Кжчвчтрвдаявсй-встигоо
Исходные данные
BWCOT* ^
Неглояенне .Ш «
ИммямйрпнрЮ . wOJ ол
Мэссииалмы* кинер КО 1Ю.оГ{& он.
Средние размер КА КР-ОО cm
Результат
Уде* ьной пего* КО. d < 2> cir.
Поток КО d<20cm ПотмКО d>2Ccm Суммарный поток
Рисунок А.З — Панель пункта меню «Поток»
Кроме исходных данных, перечисленных в А.2.4. дополнительно задается средний размер (диаметр) космического корабля сферической формы, относительно которого оценивается поток космического мусора.
А.2.6 Панель пункта меню «Прогноз» представлена на рисунке А.4. Кроме исходных данных, перечисленных в А.2.4 и А.2.5, дополнительно задается начальное и конечное время (годы) прогноза числа столкновений.
Результаты расчетов представлены для двух вариантов прогноза техногенного загрязнения ОКП: оптимистического (К = 0.5) и пессимистического (К- = 1,0), которые отличаются интенсивностью будущего техногенного загрязнения ОКП.
модопк техногенного мсороияя ОКП Щ|^;
оайл jfQKtp Гр»фи« Потоп*
нздтн нта
Кочекрац/я. Готе Прсгн» Спп«.*ив*е И>ч*ктрв i ебчеш ГСО
| -/Звпус*
% I
D.M ап •
Hgwof ЮШбЬ
ко«и г аои >у
Исходно* данные
бы «та cpOww f
Нахлэне-«е орбиты Ыииилз/ъмьй рвэме» КО Мэк&м&гьиий размер КО Средой озэиер КА SmS' ап
Резусы *Йр":
Срвлим «отчество стогкмоаемий С ИКО 8.1891Е-01 «0128Е-01
Кол*чест во стсп<новен*й с ККО 3.1024Е-04 33404E-W;
Суммарное <ил»«епво етогкимвний в. 19ИЕ-01 ft0160C-<l1
Рисунок А.4 — Панель пункта меню «Прогноз»
37
Страница 41
А.2.7 Панель пункта меню «Столкновения» представлена на рисунке А.5.
 |
|
оайп Табаи^ График» Покои* |
 |
|
УШОИО* |MClip*M6P«XW> огиосяте/bHOfo гктом |
Ко<*кр;и»; Пзпм Прхкв Стиви»hi Кхцктра «я i <6-»сти ГОО
|
./Зйгус»! ВОСОГА КШ |
 |
|
180 i * |
о
Рисунок А5 — Панель пункта меню «Столкновения»
При обращении к этому пункту меню определяют характеристики скорости столкновений: угловое распределение направлений возможного удара (относительного потока), зависимость относительной скорости от ее направления. а также среднее значение относительной скорости. Все эти результаты представлены на панели рассматриваемого пункта меню.
А.2.8 Программа обеспечивает возможность построения графиков. Для этой цели необходимо выбрать одну из команд в пункте меню «Графики» или после нажатия кнопки «Графики» выбрать соответствующую команду меню. Результат вычислений будет представлен в виде графика рассматриваемой характеристики как функции одного из входных параметров (при фиксированных знамениях остальных параметров).
А.2.Э Для вывода полученных результатов расчета в модели предусмотрена специальная база данных пользователя. Такая форма вывода данных обеспечивает пользователю возможность автоматической обработки полученных результатов в будущем.
А.З Компьютерная модель для определения характеристик потока космического мусора относительно КА (SDPA-F)
А.3.1 Модель предназначена для расчетов в двух высотных диапазонах:
- до 2000 км (LEO):
- 35750 ± 450 км (GEO).
Рассматриваются размеры космического мусора более 1 мм.
Основное отличив этой модели от рассмотренной в А.2 инженерной модели заключается в содержательном определении характеристик потока космического мусора на основе применения специальных алгоритмов — без использования интерполяции. Поэтому модель позволяет выполнить расчеты потока относительно различных типов орбит КА (в том числе и эллиптических).
А.3.2 При обращении к программе открывается первая панель программы, которая предназначена для выбора одного из двух вариантов рассматриваемых высотных диапазонов (LEO или GEO). а также для выхода из программы (Exit). Выбор диапазона осуществляется с помощью мыши. После выбора конкретного диапазона открывается одна из двух панелей результатов расчетов, соответствующая предыдущему обращению к модели.
А.3.3 На рисунке А.6 приведен пример панели «Зависимость плотности потока от аргумента широты» (The cross sectional (lux variations along the SC flight path). Главное меню этой панели содержит четыре пункта: 1) исходные данные (InPut data): 2) запоминание данных (Save Data); 3) помощь (Help) и 4) выход (Exit).
При обращении к каждому из этих пунктов пользователю предоставляется возможность выполнения соответствующих операций. В частности, в качестве исходных данных (на специальной дополнительной панели) задают: высоту перигея, период, наклонение орбиты и аргумент перигея. Для выполнения расчета необходимо нажать клавишу «RUN» на панели исходных данных. В результате обновляются графики, представленные на рисунке А.6. Панель результатов расчетов содержит также меню, состоящее из нескольких страниц. Первая из этих страниц («и») представлена на рисунке.
А3.4 Остальные страницы являются однотипными и относятся к космическому мусору разных размеров. Они содержат основные результаты: оценки плотности потока, среднее значение скорости столкновений, а также
38
Страница 42
Cross-Sectional Area Flux for LEO
irPutData SavaDeta bep Exit
11U ' - 1ЯЧ-0.г cun O^t-O.&om IQi.S-4 Ow 1 feOon 2<H0gn1 4ОЧИ qn 8У20сл *a}c*j
.L
|
The cross-secticnal area flux yaration alorg the SC light p3th d = 0.10-0.25 cm |
 |
Рисунок A.6 — Панель «Зависимость плотности потока от аргумента широты»
графики статистических распределений направлений и величины относительной скорости возможных столкновений. Пример одной из таких страниц приведен на рисунке А.7. На этой панели распределение направлений возможных столкновений (angular distribution of relative cross-sectional area flux) представлено в полярных координатах. а распредепение величины относительной скорости — в традиционных декартовых координатах.
1П<1
Cross-Scctiona' Area Flux for LEO
JnPutDa» Sa\eOata ф*р Ext
1 и 010-02СВ ^ШсЦ08-10яп 'Мбоп 2i4.tqn t»»gp!»»cip|_J
 |
THF AV?R*GF COl 18ЮЧ VB COTY vM-no:nra or-ircTg io7-t.ru» C*OSSSECTOHAA AREA F|VX W.1US EQUALS ооюггоочцп- m'ytarj) 30&<»> 0 2>0 60 «n _0 C»RCCT,CN or ec 1/С10СЛУ THE AVt(V6E PClArIVE VElOClTr V4*H ОГНИ OBJtCTS #31 ton's |
Dtsetuon ч
Anjular distrbuJon of relative cross-sectional area flux
PE«0D Ибпг^и
AITITUOF Cf PERKJff «ltd mu.iN«nov о mi
АЯЗ O' РЕЯК1ЕЕ t*W
Рисунок A.7 — Панель результатов расчетов характеристик плотности потока
A.4 Применение компьютерных программ
A.4.1 Рассмотренные выше программы предназначены для использования на обычном персональном компьютере, работающем в среде Windows. Необходимый обьем памяти «=1.2 МБ. Время вычислений для 1-го варианта исходных данных не превышает 1—2 с.
Более полные сведения о методике моделирования и других смежных вопросах изложены в (1) — [9].
39
Страница 43
Библиография
[1] Назаренко А. И. Моделирование эволюции распределения техногенных частиц и объектов II Проблема загрязнения космоса (космический мусор) — М.: Космосинформ. 1993
[2] Nazarenko A. I. Evaluation of the Collision Probability of Space Objects of Artificial Origin U Orbital Debris Monitor. V. 7(2). April 1994
[3] Назаренко А. И., Чернявский Г. М. Моделирование загрязнения околоземного пространства II Столкновения в околоземном пространстве (космический мусор). — М.: Космосинформ. 1995
[4] Nazarenko A. I. The Development of the Statistical Theory of a Satellite Ensemble Motion and its Application to Space Debris Modeling//Second European Conference on Space Debris. ESOC. Darmstadt. Germany. 17—19 March 1997
[5J Назаренко А. И. Проблема «Космического мусора» в околоземной среде / Раздел 8. Экологические проблемы и риски воздействий ракетно-космической техники на окружающую среду II Справ, пособие под ред. В. В. Адушкина. С. И. Козлова и А. В. Петрова. — М.: Изд-во «Анкил». 2000. — С. 382—432
(6] Nazarenko A. I., Yurasov V. S. Space Debns Modeling in the GEO Vicinity II Third European Conference on Space Debris. Darmstadt. Germany. March 2001
[71 Nazarenko A. I., Menchikov I. L. Engineering Model of Space Debris Environment II Third European Conference on Space Debris. Darmstadt. Germany. March 2001
[8] Nazarenko A. I. Tne solution of Applied Problems Using the Space Debris Prediction and Analysis Model И Space Debris. Hazard Evaluation and Mitigation. — Edited by Nickday N. Smirnov. — Taylor & Francis Inc.. 2002
[9] Назаренко А. И. Моделирование техногенного загрязнения околоземного космического пространства Н Астрономический вестник. — 2002. — Т. 36. — № 6
40
Страница 44
УДК 629.78:006.354 ОКС 07.040 Т27
Ключевые слова: техногенное вещество, космическое пространство, космический объект, плотность потока, поток техногенного вещества, скорость столкновений, пролюэирование
Страница 45
Редактор fl. В. Афанасенко Технический редактор Л. А. Гусева Корректор С. И. Фирсова Компьютерная верстка 3. И. Мартыновой
Сдано в набор 11.02.2005. Подписано в печать 25.04.2005. Усп. печ п. 5.12. Уч.-изд п. 4.60. Тираж 130 экз. За*. 286.
С 990.
ФГУП кСтвндартинфоры», 123995 Москва, Граматиый пер.. 4. www.gostinfo. ru infoiggaslinfo ru
Набрано и отпечатано в Калужской типографии стандартов. 248021 Калуга, ул. Московская. 256.