2. Методы оценки степени засорения

Постоянное измерение орбит осколков с выдачей «предупре­ждений» всем заинтересованным сторонам представляется мало­реальным даже при известном в настоящее время числе крупных фрагментов. Что касается не поддающихся прямому обнаруже­нию мелких осколков, то прогнозирование их траекторий прак­тически вообще неосуществимо.

Ограниченные возможности слежения за малоразмерными фрагментами приводят к необходимости моделирования столк­новений и разрушений космических объектов на орбите, являю­щихся основными источниками образования мелких осколков. Техногенные осколки, с которыми возможно столкновение на орбите, различаются по плотности материалов, размерам, форме и ориентации относительно конструкции соударяемого объекта. В основу моделирования могут быть положены аналитические методы и эксперименты на современных наземных установках, способных обеспечить разгон мелких фрагментов до скоростей, близких к реальным скоростям столкновений. Результаты иссле­дований должны использоваться при разработке теории и инже­нерных методов расчета разрушений различных типов конструк­ций («сухих» отсеков, топливных баков, баллонов под давлением и пр.) при соударении с фрагментами космического мусора в ус­ловиях орбитального полета. Другим источником данных для оценки количества мелких осколков на орбите и подтверждения результатов моделирования могут быть космические наблюдения. В настоящее время изуче­ние уровня техногенного засорения космоса наряду с метеорной обстановкой производится по результатам воздействия микрочас­тиц на конструкцию орбитальной станции и транспортных ко­раблей с помощью: конденсаторных пробойных детекторов с чувствительными обкладками разной толщины, устанавливаемых на станции (ин­формация передается по каналам телеметрии);объемных возвращаемых на Землю кассет с образцами кон­струкционных материалов; внешнего осмотра иллюминаторов и открытых металличе­ских поверхностей станции (при выходе экипажа) и спускаемого аппарата кораблей «Союз» (после возвращения на Землю). Образцы исследуются в лабораторных условиях с помощью мик­роскопов и масс-спектрометров. Используя элементный анализ остатков частиц в кратерах, с помощью сканирующего электрон­ного микроскопа удается отличить следы ударов естественных ме­теоритов от следов частиц искусственного происхождения О росте засорения космоса техногенными частицами свиде­тельствует повышение интенсивности повреждений образцов. Так, на основании данных о количестве сквозных пробоев об­разцов алюминиевой фольги толщиной 10 и 20 мкм, экспониро­вавшихся на орбитальных станциях «Салют-6» и «Салют-7», можно утверждать, что поток высокоскоростных частиц размером 0,001 ...0,003 мм на орбитах высотой 350 км за 5 лет возрос на 33%. Начинают давать информацию о техногенном засорении кос­моса и спутники, возвращаемые с орбиты на Землю с помощью многоразовых орбитальных кораблей типа «Спейс-Шаттл». Так, на американском спутнике-платформе LDEF, который был воз­вращен на Землю после почти 6-летнего пребывания на орбите, обнаружено около 500 выбоин от частиц искусственного проис­хождения размером от 0,01 см и более. Эффективное измерение характеристик микрочастиц в кос­мосе можно проводить с помощью специальных малых спутни­ков, выводимых в качестве дополнительной полезной нагрузки вместе с серийными КА. Это существенно расширит область про­водимых исследований метеорно-техногенного засорения около­земного космоса и снизит затраты. Факт соударения метеорной либо техногенной частиц регистрируется при пробоях секций на­дувной оболочки спутника, представляющих собой пленочные датчики конденсаторного типа. Масса и скорость этих частиц оп­ределяются с помощью ионного датчика. Информация, получае­мая с бортовой научной аппаратуры, после первичной обработки передается на Землю при нахождении спутника в зоне радиови­димости. Комплексное моделирование и контроль засорения космиче­ского пространства крупными и мелкими фрагментами позволя­ют прогнозировать уровень опасности столкновения КА с косми­ческим мусором для принятия соответствующих мер. Одним из таких мероприятий является разработка бортовой защиты КА от повреждений при столкновении с орбитальным осколком. Наи­более приемлемые методы: экранирование конструкции и резер­вирование подсистем КА - применялись и ранее для защиты от метеорных частиц. Но техногенные частицы по своим размерам превышают метеорные и требуют более надежной и эффективной защиты. В большинстве случаев общая экранная защита применяется от мелких осколков, которые могут повредить КА, но не разру­шить его. Для защиты чувствительной аппаратуры предусматри­ваются более надежные средства, например система решеток или жалюзи, которые в случае угрозы столкновения закрывают уязвимое оборудование. Существует концепция КА с корпусом-ракушкой. Этот космический аппарат имеет защитный корпус с отверстиями, через которые выдвигаются датчики и антенны. При угрозе столкновения датчики и антенны убираются в защит­ный корпус. Разработана многослойная защита, внешний слой которой принимает удар на себя, разрушая и рассеивая примерно 80% осколков по более обширной поверхности внутреннего слоя. Оставшиеся 20% осколков отражаются от экрана и из-за своего малого размера уже не представляют опасности. Обеспечение выживаемости КА при техногенном засорении космоса приобретает все большее значение и требует проведения соответствующих работ, включая создание специального обору­дования для испытания воздействия техногенных частиц на кон­струкцию КА, моделирование процессов соударения, исследова­ние и разработку новых материалов и концепций защиты КА.