Образование частиц при поверхностном разрушении космических тел, двигающихся в атмосфере

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Космические тела при прохождении атмосферы Земли подвергаются значительным нагрузкам из-за воздействия высокоскоростного потока газа на их поверхность. Под действием аэродинамических сил и сильных тепловых потоков происходит разрушение этих тел. Механизмы разрушения зависят от их состава, структуры, скорости, размера и прочности. Искусственные космические тела двигаются в атмосфере, в основном сохраняя свою ориентацию в пространстве, и долетают до поверхности, сохраняя целостность из-за высокой прочности. В результате поверхностного разрушения лобовой части этих тел продукты разрушения поступают в плазменный слой, окружающий их при движении в атмосфере. Особенности конструкции спускаемого аппарата Союз позволили исследовать пылевую компоненту плазменного слоя по налету, осевшему на иллюминаторе. Проанализированы данные по частицам, выявленным на поверхности космического аппарата, приводятся результаты статистического анализа полученного распределения частиц по размерам. Показано, что кривая распределения хорошо описывается степенным законом.

About the authors

В. Ю. Тугаенко

Публичное акционерное общество “Ракетно-космическая корпорация “Энергия” им. С.П. Королёва”

Author for correspondence.
Email: vjatcheslav.tugaenko@rsce.ru
Russian Federation, Королев

А. В. Водолажский

Публичное акционерное общество “Ракетно-космическая корпорация “Энергия” им. С.П. Королёва”

Email: vjatcheslav.tugaenko@rsce.ru
Russian Federation, Королев

Р. А. Евдокимов

Публичное акционерное общество “Ракетно-космическая корпорация “Энергия” им. С.П. Королёва”

Email: vjatcheslav.tugaenko@rsce.ru
Russian Federation, Королев

References

  1. Анфимов Н.А., Румынский А.Н. Лучисто-конвективный теплообмен и теплозащита космических аппаратов, спускаемых на поверхность Земли и других планет Солнечной системы. Проблемы механики и теплообмена в космической технике. М.: Машиностроение, 1982. 272 с.
  2. Брыкина И.Г. О модели фрагментации крупного метеороида: моделирование взаимодействия Челябинского метеороида с атмосферой // Астрон. вестн. 2018. Т. 52. № 5. С. 437–446. (Brykina I.G. Large meteoroid fragmentation: modeling the interaction of the Chelyabinsk meteoroid with the atmosphere // Sol. Syst. Res. 2018. V. 52. P. 426–434.)
  3. Брыкина И.Г., Егорова Л.А. О степенном законе для описания распределения фрагментов разрушенного космического тела по массам // Астрон. вестн. 2022. Т. 56. № 5. С. 356–368. (Brykina I.G., Egorova L.A. On the power law for describing the mass distribution of fragments of a disrupted cosmic body // Sol. Syst. Res. 2022. V. 56. P. 338–350.)
  4. Власов В.И., Залогин Г.Н., Ковалев Р.В., Чураков Д.А. Лучисто-конвективный теплообмен спускаемого аппарата с разрушаемой тепловой защитой // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2012а. www.Chemphys.edu.ru/pdf/2012-12-26-001.pdf.
  5. Власов В.И., Залогин Г.Н., Лунев В.В., Чураков Д.А. Лучисто-конвективный теплообмен спускаемых аппаратов // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2012б. www.Chemphys.edu.ru/pdf/2012-02-16-001.pdf.
  6. Полежаев Ю.В., Юревич Ф.Б. Тепловая защита. М.: Энергия, 1976. 408 с.
  7. Сильвестров В.В. Применение распределения Гилварри для описания статистики фрагментации твердых тел при динамическом нагружении // ФГ В. 2004. Т. 40. № 2. С. 111–124.
  8. Суржиков С.Т. Аэрофизика гиперзвукового потока воздуха у поверхности спускаемого космического аппарата на высотах менее 60 км // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2016. № 5. С. 33–45.
  9. Суржиков С.Т. Пространственная задача аэрофизики сверхорбитального космического аппарата на больших высотах // Докл. АН. 2018. Т. 482. № 3. С. 270–274.
  10. Тугаенко В.Ю., Грибков А.С., Суржиков С.Т. Физико-химические характеристики плазменного потока, окружающего возвращаемые космические аппараты при входе в атмосферу Земли с орбитальной скоростью // Теплофизика высоких температур. 2023. № 3. Т. 61. № 3. С. 1–10.
  11. Тугаенко В.Ю., Грибков А.С., Гранкина Е.Н., Щербенко Н.В. Особенности обтекания плазменным потоком спускаемого космического аппарата на спуске при наличии выступа на боковой поверхности // Инженерный журнал: наука и инновации. 2024. Вып. 1. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2024-1-2328
  12. Фортов В.Е., Храпак А.Г., Храпак В.И., Молотков В.И., Петров О.Ф. Пылевая плазма // УФ Н. 2004. Т. 174. № 5. С. 495–542.
  13. Цытович В.Н., Винтер Дж. Пыль в установках управляемого термоядерного синтеза // УФ Н. 1998. Т. 168. № 8. С. 899–907.
  14. Borovička J., Toth J., Igaz A., Spurny P., Kalenda P., Haloda J., Svoren J., Kornos L., Silber E., Brown P., Husarik M. The Košice meteorite fall: Atmospheric trajectory, fragmentation, and orbit // Meteorit. and Planet. Sci. 2013. V. 48. P. 1757–1779.
  15. Boufendi L., Bouchoule A. Particle nucleation and growth in a low-pressure argon-silane discharge // Plasma Sources Sci. Technol. 1994. № 3. P. 262–267.
  16. Bruce A. Davis. International Space Station Soyuz Vehicle Descent Module Evaluation of Thermal Protection System Penetration Characteristics // NASA Lyndon B. Johnson Space Center, JSC-66527, Houston, Texas, USA, 2013.
  17. Carrillo-Sánchez J.D., Plane J.M., Feng W., Nesvorný D., Janches D. On the size and velocity distribution of cosmic dust particles entering the atmosphere // Geophys. Res. Lett. 2015. V. 42. P. 6518–6525.
  18. Carrillo-Sánchez J.D., Gomez-Martin, Bones D.L., Nesvorny D., Pokorny P., Benna M., Flynn G.J., Plane J.M. Cosmic dust fluxes in the atmospheres of Earth, Mars, and Venus // Icarus. 2020. V. 335. Id. 113395.
  19. Ceplecha Z., ReVelle D.O. Fragmentation model of meteoroid motion, mass loss, and radiation in the atmosphere // Meteoritics and Planet. Sci. 2005. V. 40. № 1. P. 35–54.
  20. Collins T. J. ImageJ for microscopy // BioTechniques. 2007. V. 43. № 1S. P. S25–S30.
  21. Gorkavyi N., Rault D.F., Newman P.A., da Silva A.M., Dudorov A.E. New stratospheric dust belt due to the Chelyabinsk bolide // Geophys. Res. Lett. 2013. V. 40. P. 4728–4733.
  22. Kamata T., Kakuta S., Yamaguchi Y., Makabe T. A correlation between particle growth and spatiotemporal RF plasma structure // Plasma Sources Sci. Technol.1994. № 3. P. 310–313.
  23. Reimer T. The KERAMIK Thermal Protection System Experiment on the FOTON-M2 Mission // Proc. 5th European Workshop: Thermal Protection Systems and Hot Structures, held 17-19 May, 2006 at ESTEC, Noordwijk, The Netherlands. 2006 / Ed. Fletcher K. ESA SP-631.
  24. Savosteenko G., Taskaev S., Avramov P. Structure and Raman spectra of exotic carbon microcrystals from meteoritic dust of Chelyabinsk superbolide // Nanomaterials. 2023. № 13. P. 73–83.
  25. Solomon S., Daniel J.S., Neely R.R., Vernier J.-P., Dutton E.G., Thomason L. The persistently variable “background” stratospheric aerosol layer and global climate change // Science. 2011. V. 333. № 6044. P. 866–870.
  26. Tugaenko V.Y., Ovchinnikov D.S., Isaenkova M.G., Kargin N.I., Krymskaya O.A., Timofeev A.A., Babich Y.A. The chemical and mineral composition of particles precipitated from a plasma–dust layer on the porthole of the descend space vehicles during the passage of the Earth's atmosphere // Geochem. Intern. 2021. V. 59. № 1. P. 107–112.
  27. Watanabe J., Ohkawa T., Sato M., Ohnishi K., Iijima Y. Fragmentation of the HAYABUSA spacecraft on reentry // Publ. Astron. Soc. Japan. 2011. V. 63. P. 955–960.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».