Космические исследования

В работе представлены данные измерений, полученные в космическом эксперименте “Защитный композит”. Эксперимент проводился с использованием термолюминесцентных и твердотельных трековых детекторов и контейнера цилиндрической формы из композитного защитного материала на основе фторопласта (толщиной 1 см, плотностью 4.05 г/см³), установленного в левой каюте Служебного модуля Международной космической станции. Данные измерений получены для периода с 21 февраля по 19 сентября 2022 г., приходящегося на фазу роста цикла солнечной активности. Защитный эффект композитного материала определялся как отношение доз, полученных снаружи и внутри контейнера, и составил 1.33 ± 0.08 по поглощенной дозе и 1.29 ± 0.07 – по эквивалентной. Этот эффект обусловлен в основном уменьшением вклада в дозу от радиационных поясов Земли, что соответствует результатам расчетов, проведенных методом трассировки лучей для мест расположения детекторов.

В центральном ньютоновском поле Земли рассматриваются перелеты на геостационарную орбиту в предположении, что постоянная по величине малая тяга выключается при попадании космического аппарата с солнечными батареями в тень. С помощью принципа максимума Л. С. Понтрягина формируется двухточечная краевая задача и исследуется влияние на ее решения условий скачка в сопряженных переменных в моменты выключения и включения тяги при оптимальном пересечении границ тени. Приведены расчеты перелетов с начальной орбиты с наклонением 13° и высотой перигея 9.2 тыс. км и апогея 76.8 тыс. км космического аппарата с начальной массой 5550 кг и тягой 0.55 Н (соответствующее ускорение 0.1 мм/с²). Показано, что если угловое расстояние перицентра начальной орбиты от узла составляет 0°, а долгота восходящего узла Ω₀ = 180°, то различия между двумя решениями – без учета условий скачка и с учетом его – не превышают по затратам рабочего вещества 0.15 % от номинальных (без выключения тяги) затрат, а при некоторых значениях начального времени будут менее 0.01 %. Но для других значений Ω₀ разница может превышать 30 %. Также было обнаружено, что краевая задача может иметь несколько решений, различающихся тем, какие витки траекторий пересекают область тени.

Рассматривается идея сокращения замусоренности околоземного пространства за счет сброса отработавшего дополнительного топливного бака и центрального блока разгонного блока в атмосферу Земли. Решается задача оптимизации траектории перелета космического аппарата с опорной круговой орбиты искусственного спутника Земли на целевую эллиптическую орбиту. Выведение осуществляется с помощью разгонного блока с двигательной установкой большой ограниченной тяги и дополнительным топливным баком. При решении задачи учитывается вторая зональная гармоника гравитационного поля Земли. Рассматривается упрощенная модель управления космическим аппаратом: направление вектора тяги на каждом из активных участков определяется двумя углами, зависящими от времени линейно.

В статье представлены результаты исследования влияния глубинных факторов на пространственно-временные закономерности формирования ледяного покрова криолитозоны Арктического шельфа. Основным источником ледовой информации являются спутниковые данные дистанционного зондирования, которые необходимы для решения научных и практических задач развития Северного морского пути. В работе проведен сравнительный анализ данных спутникового мониторинга толщины ледяного покрова с петрофизическими разрезами земной коры и литосферными магнитными аномалиями, измеренными на спутнике CHAMP. Для выявления особенностей строения литосферы, влияющих на формирование ледяного покрова, построены петрофизические разрезы, пересекающие зоны ускоренного таяния льда: плотностные по аномалиям силы тяжести, магнитные – по аномалиям модуля магнитного поля Земли. В зонах потенциального накопления газогидратов в Арктических морях Северного морского пути выявлены каналы влияния эндогенного флюидодинамического фактора. Это позволило сделать прогноз районов возникновения чрезвычайных ситуаций глубинного происхождения, обусловленных миграцией флюидопотоков мантии. На основе анализа глубинных петрофизических разрезов в зонах развития газогидратов вблизи Северной морской транспортной магистрали авторами выделены сквозные талики на выходах термофлюидных каналов. На участках акватории моря Лаптевых, где по данным геохимических исследований подтверждены выходы метана глубинного генезиса, на глубинных разрезах прослежены субвертикальные траектории флюидопотоков, приближающихся к морскому дну с глубины 25–30 км. В процессе работы выполнена оценка наиболее вероятного расположения опасных природных явлений эндогенного характера в зонах скопления газогидратов и в областях с высоким уровнем газонасыщенности придонных отложений в Баренцевом, Карском, Восточно-Сибирском, Чукотском морях и в море Лаптевых. Исследование влияния флюидодинамического фактора на ледовый режим Северного морского транспортного коридора позволит оптимизировать выбор наиболее безопасных транспортно-логистических трасс бесперебойного круглогодичного судоходства.