Космические исследования

Влияние возмущений в околоземном пространстве необходимо учитывать при запуске космических аппаратов во избежание внештатных ситуаций. В настоящей работе рассмотрены изменения нейтральной плотности термосферы (ρ) по данным спутниковSwarmи глобального электронного содержания (GEC) по картам JPL GIM-TEC при 130 запусках спутниковStarlinkв 2019−2023 гг. Выделены и проанализированы вариации ρ и GEC за 24-часовой период, центрированный на момент старта. Исследованы пространственное распределение и эволюция ρ и GEC в зависимости от изменения солнечной активности, сезона и уровня геомагнитной активности до и после каждого события запускаStarlink. Показано, что с увеличением фазыΦсолнечного цикла отΦ = 0.5 (февраль 2022 г.) до максимума СЦ25Φ = 1 (апрель 2024 г.) значениеGECи ρвозрастают соответственно в 2.1–3.5 раза. В течение рассмотренного периода наблюдались 75 магнитных бурь категорий NOAA G1−G4 приKp ≥ 5.0, из них 19 бурь в интервале±24 ч от момента запускаStarlink. Только в одном случае наблюдалась аварийная ситуация 3.II.2022 при запускеS-36, когда 38 из 49 спутников сошли с орбиты во время малой двухфазной геомагнитной бури уровня G1 (Kp = 5.3). Проведено сравнение с другим успешным запускомS-7723.III.2023 во время интенсивной магнитной бури категории G3 (Kp = 7.3). Показано, что при запускеS-77нейтральная плотностьρпреобладала в северных высоких широтах, а в случаеS-36термосфера была плотнее вблизи экватора. После запускаS-36GEC показал смену положительного возмущения на отрицательное, а в случаеS-77наблюдалась строго отрицательная аномалия GEC. Рассмотренные примеры показывают, что интенсивность геомагнитной бури не является единственным критерием внештатной ситуации. При запусках космических аппаратов должны учитываться и другие характеристики, в том числе увеличение электронного содержания в ионосфере и плотности нейтральной атмосферы,сопровождаемое усилением торможения спутников на низких орбитах.

Рассмотрено нейтронное излучение лунной поверхности под воздействием потока энергичных заряженных частиц от интенсивного солнечного протонного события (СПС). Выполнены численные оценки нейтронного потока и соответствующей нейтронной компоненты радиационной дозы для исторического СПС Кэррингтона, которое можно считать примером наиболее интенсивного СПС, зарегистрированного за современный период наблюдений солнечной активности. Показано, что величина нейтронной компоненты дозы во время СПС Кэррингтонапримерно в 1000 раз превышала фоновое значение от воздействия на лунную поверхность Галактических космических лучей (ГКЛ) в условиях спокойного Солнца. Величина полной радиационной дозы на лунной поверхности во время СПС Кэррингтона была близка к предельно допустимым значениям для человека в космическом пространстве.

На основании результатов численного моделирования и исследования орбитальных структур в окололунном динамическом пространстве в настоящей статье предлагается оригинальная орбитальная группировка лунной глобальной навигационной спутниковой системы(ГНСС)на квазизамороженныхвысокоэллиптичных и сильнонаклонных орбитах. Предлагаемая группировка обладает структурной устойчивостью и обеспечивает эффективное навигационное покрытие. Поиск такой конфигурации лунной ГНСС осуществлялся путем варьирования позиционных орбитальных элементов в широких диапазонах: большая полуось от 4 до 12 радиусов Луны, эксцентриситет от 0 до 0.7, и наклонение от 40°до 65°.

В настоящей работе представлен метод обнаружения аномальных измерений в траекторных данных космических аппаратов, основанный на рекурсивном разбиении временной последовательности наблюдений. Данный метод анализирует среднеквадратическое отклонение данных, эффективно выявляя аномальные измерения, характеризующиеся повышенным шумом. Его преимущество заключается в отсутствии необходимости знания начального приближения орбиты и предварительного обучения. Метод был протестирован на модельных данных с искусственно введенными аномалиями и на реальных данных космического аппарата “Спектр-Р”. В сравнении с другими традиционными методами обнаружения аномалий на непосредственных наблюдениях данный подход продемонстрировал наименьший процент ложно-отбракованных измерений. Алгоритм этого метода подходит для различных типов орбит и масштабов наблюдений. Код алгоритма доступен для свободного использования.