Пытаясь разобраться в подсчете количества обломков от сбитого спутника за последние несколько дней, некоторые характеристики было трудно согласовать. Например, в день испытания ASAT (Anti-Satellite) Джонатан МакДауэлл (Jonathan McDowell) отметил потенциальную тенденцию к импульсу ускорения (posigrade) образующихся фрагментов мусора и связанные с этим последствия.
В публикации, которую мы опубликовали только вчера (теперь она называется «Часть I») с нашим первоначальным анализом текущего и потенциального количества и распределения объектов мусора, диаграмма Габбарда (Gabbard diagram), которую мы опубликовали, показала определенный перекос по отношению к объектам, выброшенным на большую высоту.
Однако было трудно справиться с меньшим количеством обломков, наблюдаемым по нашим данным LeoLabs, относительно большой массы спутника Cosmos 1408 (~ 2200 кг). Честно говоря, мы ожидали увидеть гораздо больше фрагментов. В настоящее время регистрируется 250–300 фрагментов, нас поразило то, что всем этим затруднениям было простое объяснение.
До сих пор наша гипотеза заключалась в том, что это было столкновение на гиперскоростях, но есть вероятность, что это не так.
Пришло время глубоко погрузиться в характеристики столкновений на сверхскоростных и невысоких скоростях и сравнить эти характеристики с нашими наблюдениями.
Во-первых, нам нужно определить «гиперскорость» ( “hypervelocity”). Гиперскорость для этого приложения – это когда скорость удара превышает скорость звука в задействованных материалах. Обычно это около 6 км/с для алюминиевых и стальных аэрокосмических конструкций (особенно времен холодной войны).
В таблице приведены основные различия между результатами столкновения на гиперскоростях и столкновений на невысоких скоростях.
Таким образом, в целом, когда объекты сталкиваются чисто (т. е. по центру масс) на сверхскоростях с достаточно высоким отношением энергии снаряда к массе цели, два объекта полностью фрагментируются, создавая большое количество фрагментов.
Китайское испытание Fengyun 1C ASAT 2007 года было классическим случаем такого события; спутник в основном фрагментировался изотропно, давая очень мало подсказок относительно направления удара.
Однако, когда скорость удара значительно ниже 6 км/с, образующееся облако обломков гораздо больше похоже на дорожно-транспортное происшествие на большой скорости, когда следователи могут воссоздать скорость и направление двух транспортных средств по их массам, следам заноса и тому, где они оказались.
К сожалению, мы часто просто предполагаем, что событие на орбите является сверхскоростным, потому что на самом деле гораздо реже происходит столкновение на низкой околоземной орбите на скоростях, отличных от сверхскоростных. Поскольку орбитальная скорость на НОО составляет около 7,5 км/с:
Лобовое столкновение приведет к столкновению со скоростью ~15 км/с.
При получении “T-boned” (например, угол удара 90 градусов) относительная скорость удара будет порядка 10 км/с.
Даже столкновение, при котором два объекта движутся в целом в одинаковых направлениях с орбитальными скоростями, все равно может привести к столкновению на большой скорости.
На самом деле, при изучении более миллиона событий, наблюдавшихся LeoLabs в прошлом году, средняя относительная скорость для этих событий составляла ~11 км/с.
Неудивительно, что мы предположили, что это была встреча на сверхскоростной скорости.
Новая оценка для подсчетов фрагментации спутника Космос 1408Если бы ракета приблизилась бы к спутнику Космос 1408 сзади с относительной скоростью значительно ниже 6 км/с, это объяснило бы как распределение позиционного мусора, так и меньшее количество мусора, наблюдаемое в настоящее время LeoLabs. Это также объясняет комментарий российского правительства на этой неделе о том, что обломки в результате испытания “не будут представлять никакой угрозы для орбитальных станций”.
Чего Россия, по-видимому, не знала, о чем хорошо осведомлены разработчики моделей распада, так это о том, что моделирование распада без гиперскоростей очень сложно.
Наша обновленная оценка LeoLabs, основанная на наших данных наблюдений и этих новых выводах, заключается в том, что:
Разрушение спутника Космос 1408, вероятно, создало больше мусора, чем ожидала Россия, но все же меньше мусора, чем думал остальной мир, поскольку мы изначально предполагали столкновение с гиперскоростью, как это было в предыдущих катастрофических столкновениях.
Если (и только если) верно, что это был удар не на сверхскоростной скорости, мы считаем, что общее количество крупных фрагментов мусора, вероятно, не будет значительно превышать наше текущее количество.
Кроме того, оценки смертоносного не отслеживаемого мусора (LNT) также будут намного меньше. Это, конечно, было бы приятной новостью, учитывая все обстоятельства.
Как указано в части I этого анализа, единственным очевидным следствием хороших новостей о меньшем количестве обломков является также плохая новость о том, что образующиеся обломки будут более крупными и долговечными, чем типичные более мелкие фрагменты.
Основные выводы из вчерашнего сообщения остаются неизменными:Новый мусор по-прежнему представляет угрозу для операционной среды НОО и будет представлять угрозу в течение многих лет и десятилетий.
Если бы Россия продемонстрировала бы определенный уровень ответственности, если бы она поделилась начальными условиями своего испытания ASAT с международным сообществом, чтобы помочь нам лучше охарактеризовать вероятное облако мусора и внести вклад в снижение потенциальных рисков столкновения для 95 стран, которые стремятся мирно разделить использование ограниченной среды НОО.
Начало
Вход
Регистрация