Система РАН для сбора, обработки и анализа информации о техногенной обстановке в околоземном космическом пространстве Заседание Научно-технического совета по вопросам мониторинга околоземного космического пространства 12 февраля 2013 года Российская Академия Наук Институт прикладной математики им. М.В.Келдыша Директор ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, академик Б.Н. Четверушкин

Космический мусор Все нефункционирующие КО искусственного происхождения Все нефункционирующие КО искусственного происхождения В их числе: отработавшие ступени РН, нефункционирующие КА, фрагменты около 200 разрушений В их числе: отработавшие ступени РН, нефункционирующие КА, фрагменты около 200 разрушений объектов размером > 5 см объектов размером > 1 см 150 млн. объектов размером > 1 мм 6 млрд. объектов размером > 100 мкм

Рост количества каталогизированных космических объектов различных типов

Задачи мониторинга ОКП Обеспечение безопасности полетов космических аппаратов Предупреждение о падении на Землю крупных КО Обеспечение обороноспособности государства Анализ космической деятельности с точки зрения возможных угроз экономическим, политическим и военным интересам РФ

Угрозы для космической деятельности РФ в условиях техногенной засоренности ОКП Потеря или выход из строя российских КА Ограничение доступа РФ к рынку коммерческих запусков Втягивание РФ в чрезвычайно затратные проекты по очистке ОКП Возникновение претензий к России Возникновение информационной зависимости РФ

Научные и прикладные задачи мониторинга ОКП Создание и верификация эволюционной математической модели популяции космического мусора Выявление и прогнозирование опасных событий в ОКП Определение фактической населённости орбит Совершенствование используемых моделей движения Улучшение методов и алгоритмов обнаружения новых КО Создание математических моделей для определения вероятных источников образования обнаруженных объектов Разработка научно обоснованных предложений по снижению засоренности ОКП

Системы мониторинга и анализа ситуации в ОКП Российская система контроля космического пространства (МО РФ) Автоматизированная система предупреждения об опасных ситуациях в ОКП – АСПОС ОКП (Роскосмос) Научная сеть оптических инструментов для астрометрических и фотометрических наблюдений -НСОИ АФН/ISON (РАН) с центром анализа в ИПМ им. М.В.Келдыша Американская система контроля космического пространства US SSN (МО США) Начато создание европейской системы информирования о ситуации в ОКП SSA (ЕКА) Объявлено о начале работ по созданию сети оптических обсерваторий Азиатско-Тихоокеанского региона – APOSOS Отдельные радиолокаторы и оптические телескопы имеются во Франции, Китае, Японии, Германии, Канаде, также есть планы у Южной Кореи

(ИПМ РАН, МАК ВЫМПЕЛ, ИЗМИРАН) Средства АСПОС ОКП НСОИ АФН, РАН (ЦУП ЦНИИмаш)

Организационная основа работ по космическому мусору в РАН В 2001 г. впервые образована экспертная рабочая группа Совета РАН по космосу по проблеме космического мусора. Распоряжением Президиума РАН от г., на ИПМ им М.В. Келдыша возложены обязанности по проведению работ по сбору, хранению, обработке и анализу информации по космическому мусору в специальном Центре, созданном на базе Баллистического центра ИПМ Решением Роскосмоса (АП-56 от ) и РАН (69 от ) об организации взаимодействия при решении задач АСПОС ОКП на ИПМ возложены обязанности по созданию Сегмента АСПОС ОКП мониторинга опасных ситуаций в области ГСО, ВЭО и СВО и службы для его эксплуатации, включая координацию работы сети НСОИ АФН Распоряжением Президиума РАН от на ИПМ возложены функции головной координирующей организации по реализации поручений Решения АСПОС ОКП и положения АСПОС ОКП в части, касающейся РАН

Работы РАН по мониторингу ОКП -Традиционными средствами РАН для мониторинга ОКП являются оптические инструменты (телескопы). Имеется также одна радиолокационная станция под Иркутском. На базе антенн дальней космической связи (НКУ ДКА) была проводилась отработка метода РСДБ-локации высокоорбитальных КО -С 2001 г. началась реализация проекта НСОИ АФН, который сейчас включает в себя около 50 телескопов более 30 обсерваторий в 14 странах мира. Преимущественная область мониторинга НСОИ АФН - высокие орбиты (геостационарная – ГСО, высокоэллиптические – ВЭО и средневысокие – СВО) - Работы проводятся в интересах решения задач: Роскосмоса (АСПОС ОКП) ОАО МАК «Вымпел» РАН Центров управления КА МИД (поддержка международной деятельности РФ)

Центр РАН по сбору, обработке и анализу информации о космическом мусоре и Сегмент АСПОС ОКП мониторинга опасных ситуаций в области ГСО, ВЭО и СВО в ИПМ им. М.В. Келдыша РАН На базе суперкомпьютера К-100 производительностью 100 терафлоп проводятся работы по созданию специального программного обеспечения для решения перспективных задач мониторинга ОКП

База данных орбитальных параметров с оценкой точности База данных ИПМ им. М.В.Келдыша РАН содержит полный архив регулярно обновляемых параметров движения КО с ковариационными матрицами ошибок. Ковариационные матрицы ошибок позволяют оценить степень неопределенности любого параметра, зависящего от орбитальных параметров КО: Оценка ошибок является ключевой информацией при выявлении и анализе опасных сближений КА

Научная сеть оптических инструментов для астрометрических и фотометрических наблюдений

Рост количества измерений по КО сети НСОИ АФН за 2003 – 2012 гг.

Структура оптической сети НСОИ АФН кооперация оптических обсерваторий: - поисково-обзорная подсистема - подсистема обнаружения и сопровождения фрагментов космического мусора - подсистема для наблюдений спутников по целеуказаниям - подсистема для поиска и изучения астероидов и комет группа технической поддержки (АНЦ Проект-техника) группа отработки новых технологий наблюдения группы производства телескопов и монтировок группа планирования наблюдений и обработки измерений по космическому мусору (ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, ОАО «МАК «Вымпел», ЗАО «АНЦ «Проект-техника») группа планирования и координации работ (ИПМ им. М.В. Келдыша РАН)

Поисково-обзорная подсистема: двенадцать см телескопов с полем зрения градусов

Планирование обзоров и наблюдений по ЦУ Созданы эффективные алгоритмы и программы планирования работы телескопов, учитывающие многочисленные параметры (положение траекторий всех КО, тени Земли, Млечного пути и др.) и обеспечивающие возможность наблюдений сотен КО в области ГСО и ВЭО одним телескопом за ночь

Научная сеть оптических инструментов Основной источник информации для прогноза опасных событий на высоких орбитах в рамках проекта АСПОС ОКП, обеспечивает 97% отечественных данных по высоко-орбитальным КО для решения задач мониторинга ОКП Превосходит сеть слежения США в части мониторинга ГСО - НСОИ АФН наблюдает на 600 объектов больше Обеспечивает более оперативное (по сравнению с США) обнаружение КО новых запусков на ГСО, маневров КА, получение более точных орбит с большей частотой обновления За 2012 год получено почти 6 млн. измерений по 3200 объектам (за 6 лет собрано около 14 млн. измерений) За 2012 год обнаружено 270 новых КО (2011 – 168 КО, 2010 – 61 КО)

Распределение 1758 ГСО-объектов в базе данных ИПМ по периоду и наклонению синие точки – 1162 объекты, имеются также у США красные точки – 597 объектов, отсутствующих в данных США

3 телескопа (Кисловодск, Нью-Мексико и Андрушёвка) проводят поиск астероидов и комет, 7 телескопов исследуют физические свойства АСЗ Обнаружено 6 АСЗ, 3 кометы, включая С/2012 S1 (ISON), и более 2000 астероидов различных типов, для 14 астероидов измерен период вращения, открыто 2 двойных астероида. У 3 астероидов удалось обнаружить YORP-эффект

Программа ООН-НСОИ АФН (UNISON ) Вопросы мониторинга космического мусора обсуждаются в ООН (НТПК, ЮПК COPUOS), разрабатываются правила «дорожного движения» в космосе 1 июня 2012 года, во время 55 сессии комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях (СOPUOS), НСОИ АФН присоединился к инициативе ООН по фундаментальной космической науке.

Создание подсистемы специализированных обсерваторий РАН и Роскосмоса ЭОП-1/ЭОП-2 для АСПОС ОКП

Первая специализированная обсерватория ЭОП-1 в Кисловодске (25-см, 2х20 см и 40-см)

Выводы: Сеть НСОИ АФН является уникальным научным инструментом для мониторинга ОКП и обеспечивает 97% отечественных данных по высокоорбитальным КО. Впервые в истории страны осуществляется глобальный просмотр всей области, выполняется массовое обнаружение малоразмерных фрагментов и ВЭО-объектов Чрезвычайно важно обеспечить скорейшую институализацию НСОИ АФН В ИПМ создан Центр сбора, обработки и анализа информации по техногенным объектам в ОКП, в работе которого применяются самые передовые математические алгоритмы, а для программной реализации используются современные суперкомпьютерные технологии Созданы специализированные обсерватории ЭОП-1 и ЭОП-2 для слежения за космическим мусором, способные в несколько раз повысить эффективность мониторинга высоких орбит. Для повышения полноты и качества мониторинга ОКП необходимо многократное увеличение потока измерений. Предложения по развитию НСОИ АФН разработаны в проекте создания Единой системы предупреждения и парирования космических угроз

Существующие проблемы НСОИ АФН Нет целевого финансирования, в том числе целевой поддержки со стороны РАН. Проект развивается инициативно Сеть НСОИ АФН и Центр обработки ИПМ им. М.В. Келдыша РАН функционируют за счет нерегулярных контрактов, объем которых каждый год меняется Финансирование в 2012 г. осуществлялось на критически минимальном уровне. По 2013 г. определенности пока нет В связи с этим не удается реализовать в полной мере планы повышения объемов и качества работ (необходимо увеличивать оперативность, количество сопровождаемых КО, точность прогноза опасных сближений)

Необходимо институализировать проект НСОИ АФН Организовать проведение фундаментальных ориентированных исследований в интересах создания эволюционной математической модели популяции космического мусора Оказать содействие развитию международных отношений в рамках проекта НСОИ АФН Рекомендации: