Проблема космического мусора — одна из основных проблем, с которыми приходится сталкиваться аэрокосмическим инженерам из-за опасности, которую он представляет для спутников. В этом контексте члены Научно-вычислительной группы (GRUCACI) Университета Ла-Риоха разработали метод устранения спутников на высокоэллиптических орбитах (HEO), когда они завершают свою миссию.Орбиты на ВЭО очень эксцентричны (самое дальнее положение может быть в десять раз дальше от Земли, чем ближайшее) и наклонено (60 градусов или более по отношению к экватору); их эволюция находится под сильным влиянием гравитационных эффектов экваториальной выпуклости Земли и притяжения Луны и Солнца.Оба эффекта могут привести к тому, что спутники, размещенные на орбитах этого типа, будут пересекать два « защищенных » региона (низкие околоземные орбиты, НОО и геостационарные орбиты, GEO) в течение длительных периодов времени, что увеличивает риск столкновения с многочисленными спутниками, работающими на них. . Кроме того, увеличивается вероятность неконтролируемого повторного входа в нижние слои атмосферы Земли.
«Наше исследование было сосредоточено на том, чтобы воспользоваться теми же гравитационными эффектами, которые влияют на орбиты ВОО, чтобы снизить затраты на устранение спутников, которые на них работают, когда они выйдут на пенсию», — объясняет соавтор работы Роберто Армеллин. Sinc.
«Некоторое топливо необходимо зарезервировать для выполнения маневров по утилизации спутника, поэтому его нельзя использовать для увеличения продолжительности миссии, что делает его более дорогостоящим», — добавляет исследователь, «поэтому мы разработали методологию, направленную на уменьшение количества. необходимого пороха и, следовательно, связанных с этим затрат ».Исследователи предприняли свое исследование, которое они опубликовали в журнале Advances in Space Research, как задачу математической оптимизации, в которой необходимо одновременно выполнять несколько задач, и решили ее с помощью эволюционного алгоритма, основанного на биологической эволюции. -.Они также использовали собственное программное обеспечение орбитального пропагатора, которое разработано для распространения эволюции орбитального аппарата в течение 100 лет всего за несколько секунд.
Эта программа позволяет находить наилучшие условия и моменты для спутников для повторного входа в атмосферу Земли, где они могут безопасно разрушиться с минимальным риском для других спутников.Действительность метода проверена на INTEGRAL
Чтобы доказать эффективность своей методологии, исследователи применили ее к миссии INTEGRAL Европейского космического агентства (ESA), передовой космической обсерватории гамма-излучения, запущенной в 2002 году.«Результаты моделирования предполагают разработку маневров таким образом, чтобы спутник INTEGRAL повторно входил в атмосферу Земли и впоследствии распадался в течение периода времени с сентября 2028 года по июль 2029 года контролируемым образом и с затратами, которые снижаются за счет усиления. естественных гравитационных эффектов », — отмечает Армеллин.Это решение совпадает с реальной стратегией, принятой ESA для ликвидации INTEGRAL, которое в этом году запускало свои двигатели четыре раза, чтобы безопасно и с меньшими затратами вернуться на воду в феврале 2029 года.
Согласно последним нормативным актам ЕКА в отношении космического мусора, по истечении срока службы спутник, продолжающий пересекать защищенный регион НОО, должен снова войти в атмосферу Земли и распасться до 25 лет. INTEGRAL будет соблюдать эти правила, хотя и не был обязан это делать из-за даты запуска.
Исследование группы GRUCACI также доказывает, что можно выбрать некоторые области широты, чтобы повторный вход спутника происходил с минимальным риском нанесения ущерба населенным районам Земли.