Цивилизация
Об особенностях прогнозирования схода с орбиты космических аппаратов «Газете.Ru» рассказал Андрей Назаренко, сотрудник НТЦ «Космонит», профессор, действительный член Академии космонавтики, лауреат Государственной премии. По его прогнозу, падение «Прогресса» случится в районе 3 часов мск 8 мая на территории Китая в 140 км от российской границы.
— Андрей Иванович, расчетами времени и места падения спутников вам ранее приходилось заниматься?
— В течение 30 лет я работал в одном из институтов Министерства обороны. Как сотрудник этого ведомства я участвовал как в оперативной работе, так и в разработке программного обеспечения для определения места и времени падения спутников.
Таких ситуаций было несколько – когда падали спутник «Космос-954» с ядерным реактором (упал на территорию Канады в 1979 году. – «Газета.Ru») и аналогичный «Космос-1402».
В этих работах я принимал непосредственное участие, но о них мало кто знает. В 1991 году впервые было организовано взаимодействие с зарубежными специалистами по определению места и времени падения орбитального комплекса «Салют-7 Космос-1686». Как представитель Минобороны я впервые был послан с докладом на зарубежный семинар по обсуждению итогов решения данной задачи.
— В своих расчетах вы пользуетесь данными, предоставляемыми Командованием воздушно-космической обороны Северной Америки (NORAD). Почему?
— В мире есть всего две организации, которые оперативно отслеживают обстановку в околоземном пространстве с точки зрения того, что там летает. Это американская система NORAD и российская система контроля космического пространства. Обе эти системы принадлежат военным. Наша система для открытого доступа информацию не дает. Американская система имеет две части – закрытую и открытую, и информацию из второй они выкладывают в интернете. Поэтому как любитель, а не официальный сотрудник наших организаций, я пользоваться нашей закрытой информацией не могу.
— Как уточняются элементы орбиты падающего аппарата?
— И американская, и наша система работает на основе измерений, которые выполняются сетью наземных радиолокаторов. Эти радиолокаторы работают в дежурном режиме, отслеживают все, что пролетает на расстоянии нескольких тысяч километров от Земли, оперативно посылают эту информацию в центр, где несколько раз в день уточняются элементы орбит каждого спутника.
Сейчас в каталоге NORAD порядка 15 тыс. объектов.
— Какие физические параметры влияют на время существования космических аппаратов?
— Расчет основан на интегрировании уравнений движения спутников в гравитационном поле Земли с учетом торможения в атмосфере. Для этого нужно знать так называемый вектор начальных условий, который для спутника включает шесть координатных параметров и характеристику его торможения. При интегрировании учитываются упомянутые возмущающие факторы. С точки зрения «вклада» в погрешности прогноза движения основным источником ошибок является изменчивость плотности атмосферы. Сегодня в мире есть несколько моделей атмосферы, но все они имеют ошибки на уровне 10–15%. Эти ошибки проявляются и при уточнении начальных условий по измерениям, и при прогнозировании движения до момента падения спутника.
Первая из этих задач решается на основе использования измерений от разных локаторов. Они содержат координатную информацию и разнесены по времени на некотором мерном интервале. Естественно, что при обработке этих измерений возникают погрешности начальных условий, включающих и оценку характеристики торможения спутника. Величина этих погрешностей непосредственно зависит от непредсказуемых вариаций плотности атмосферы на мерном интервале. Результирующая точность прогноза зависит и от погрешностей начальных условий, и от вариаций плотности на интервале прогноза.
Таким образом, точность решения рассматриваемой задачи зависит в основном от знания плотности атмосферы. Источником вариаций плотности являются изменения солнечной и геомагнитной активности. Существующие модели плотности атмосферы отражают эту связь приближенно. Так как происходящие в атмосфере геофизические процессы являются очень сложными, снизить погрешности моделей атмосферы за последние 30 лет не удалось. Это обстоятельство проявляется не только при определении времени падения спутников, но и при решении многих других прикладных задач.
— Сколько времени могут находиться на орбите аппараты типа телескопа Hubble, который летает на высоте порядка 600 километров?
— Время существования зависит от высоты полета и аэродинамических характеристик аппарата.
На больших высотах более 600–700 километров аппараты могут летать сотни и даже тысячи лет.
— За сколько времени до падения можно предсказать время и район падения?
— Общее правило такое. Ошибка прогноза составляет 10–15 процентов от оставшегося времени существования. К примеру, если спутнику осталось летать один день, то ошибка определения времени падения может достигать 3 часа (это два оборота спутника). При сроке существования более суток локализовать время и место падения невозможно. Поэтому специалисты стремятся проводить последние измерения как можно ближе к точке падения.
— Каковы особенности нынешнего неуправляемого падения корабля «Прогресс»?
— Особенность заключается в том, что на первом этапе его полета геофизическая обстановка была спокойной. Однако накануне, 6 мая, произошла довольно сильная геомагнитная буря. За счет нее прогнозируемое время падения приблизилось на 4–5 часов. И это еще раз продемонстрировало сложность задачи, поскольку геомагнитные бури мы пока предсказывать не умеем. Бывают случаи, когда буря слабая, а плотность атмосферы меняется значительно и наоборот, то есть эта связь плохо изучена.
Так как сеть радиолокаторов не покрывает всю Землю, а наши радиолокаторы расположены лишь на территории нашей страны, то в наблюдении спутника всегда есть «окна». В течение суток он делает 16 оборотов, из которых многие не проходят над территорией России. Поэтому между уточнениями начальных условий всегда имеются перерывы. Интервал между последним уточнением и временем падения может составлять от долей витка до суток. Он зависит от того, как орбита проходит по отношению к сети станций слежения.