Период полураспада космического мусора

НАСА имеет приличный раздел часто задаваемых вопросов на своем веб-сайте об орбитальном мусоре.

Сколько орбитального мусора в настоящее время находится на околоземной орбите?

Известно, что существует более 21 000 орбитальных обломков размером более 10 см. По оценкам, популяция частиц диаметром от 1 до 10 см составляет примерно 500 000. Количество частиц размером менее 1 см превышает 100 миллионов.

Как долго орбитальный мусор будет оставаться на околоземной орбите?

Чем выше высота, тем дольше орбитальный мусор обычно остается на околоземной орбите. Обломки, оставленные на орбитах ниже 600 км, обычно падают обратно на Землю в течение нескольких лет. На высотах 800 км время затухания орбиты часто измеряется десятилетиями. На высоте более 1000 км орбитальный мусор обычно продолжает вращаться вокруг Земли в течение столетия или более.

Поскольку большая часть учтенного орбитального мусора находится в диапазоне 750-800 км, потребуется несколько десятилетий, чтобы орбитальный распад значительно уменьшил количество антропогенного космического мусора.

Часто задаваемые вопросы об орбитальном мусоре

Все, что ниже 300 км, будет вне орбиты в течение месяца или около того, все, что выше 10 000 км, останется там практически навсегда. Плотные объекты будут оставаться в воздухе дольше, чем объекты с низкой плотностью (лист фольги будет замедляться быстрее, чем та же фольга, свернутая в шар), а эксцентрические орбиты затухают медленнее, чем круглые (поскольку сопротивление происходит только в нижней точке орбиты). и не сильно влияет на высоту нижней точки, просто делает орбиту более круглой).

Почти все вещи с пробегом менее 600 км будут очищены через 40 лет.

Как это складывается как период полураспада, ну, вы можете угадать распределение плотности обломков и вычислить его таким образом, или вы можете просто догадаться, то есть в основном исчезли после пяти периодов полураспада (примерно 95% исчезли) и 40/5 = период полураспада 8 лет для обломков на высоте менее 600 км. Но то, что останется, это ваши маленькие плотные действительно опасные объекты, т.е. болты, а не пятна краски. Кроме того, будет больше вещей, падающих сверху, и мусора, образующегося в результате столкновений.

Здесь есть бесплатное программное обеспечение: http://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/mitigate/das.html , которое вычисляет время жизни на орбите, если вам интересно.

Скорость распада космического мусора определяется главным образом сопротивлением атмосферы Земли. Степень замедления атмосферы и объекта зависит от баллистического коэффициента объекта. Это связано с тем, что кинетическая энергия объекта составляет половину массы объекта и его скорости ^ 2, а сила сопротивления пропорциональна площади смоченной поверхности или площади поперечного сечения обломка. Однако это только половина дела.

Проблема космического мусора является такой неприятной проблемой, потому что объекты могут сталкиваться друг с другом. Когда происходят эти столкновения, объекты разбиваются на более мелкие части. Как правило, это оказывает положительное влияние на скорость распада, так как общая площадь смачивания кусков больше, чем площадь смачивания неповрежденного объекта. Однако не все части одинаковы, и, следовательно, вы получите объекты очень плотной и очень низкой плотности. Это приведет к тому, что некоторые объекты будут иметь высокий баллистический коэффициент, а некоторые - низкий БК, части с более высоким БК будут оставаться на орбите дольше, чем другие части, и потенциально дольше, чем исходный неповрежденный космический корабль. Чистым эффектом с течением времени является увеличение общего количества объектов, даже если общая масса на орбите уменьшается.

Поскольку это сложная проблема, моделирование Монте-Карло часто используется для прогнозирования скорости увеличения потока мусора (количества объектов). Однако неопределенности, связанные с этим моделированием, оставляют множество неизвестных факторов, и разные модели предсказывают разные результаты. Пожалуйста, добавьте комментарий, если вам нужна более конкретная информация — период полураспада здесь нельзя точно предсказать.