Космическая система обнаружения опасных астероидов и комет

1. Корпорация космических систем специального назначения «Комета»

Космическая система обнаружения
опасных астероидов и комет
Кулешов Ю.П.
Конференция «Космическая наука», г. Казань, 2017 г.

2. От открытия первого астероида до наших дней

В ночь на 1801 год был Джузеппе Пиацци открыл
первый астероид) – Цереру. Обнаружение
«недостающей планеты» между Марсом и Юпитером»
стало сенсацией.
Почти сразу объект был потерян, затем снова
обнаружен и в процессе поисков были открыты
астероиды Паллада, Юнона и Веста.
У.Гершель предложил называть их астероидами,
т.е.звездоподобными. Но, наряду с этим, стали
использовать и термин «малые планеты».
Церера, фото с расстояния 46 000
км,
АМС Dawn, 19 февраля 2015 года
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA19185

3.

Астероид Эрос
В 1898 году был открыт астероид Эрос.
В отличие от всех открытых ранее астероидов, Эрос пересекал орбиту Марса
и сближался с орбитой Земли.
В феврале 1931 года астероид Эрос прошел на расстоянии 26 млн. км от
Земли, а в январе 2012 года – на расстоянии 23 млн. км от Земли.
Были определены размеры Эроса – его длина составляет 34 км, ширина
11км, а масса 6.7 триллиона тонн.

4. Орбиты АСЗ разных типов

5. Положение астероидов в Солнечной системе

6.

Кратер на Земле
Кратер Бэрринджер
Кратер «Каньон дьявола» Канада диаметр 1219 м, глубина 229 м,
высота 46 м. Образовался от астероида размером ~ 50 м.

7.

Manicouagan
(Маникуаган)
5-й по
размеру
Место расположения: Канада, Квебек
Координаты: N 51° 23' W 68° 42'
Диаметр: 100 км.
Возраст: 214 млн. лет.
Сформировался в результате столкновения с астероидом с диаметром 5 км.
Удар астероида создал кратер около 100 км в диаметре, но в процессе
эрозии и отложения осадочных пород видимый размер уменьшился до 71
км.. В настоящее время в кратере располагается озеро Маникуаган.
http://olegon.yvision.kz/

8.

Крупные метеоритные кратеры на территории России
Наименование кратера
Попигай
Кара
Пучеж- Катункский
Каменский
Логанча
Эльгыгытгын
Калужский
Янисъярви
Карлинский
Координаты
широта
долгота
71 38'
111 11'
69 06'
64 09'
56 58'
43o43'
48 21'
40 30'
65 31'
95 56'
67 30'
172 05'
54 30'
36 12'
61 58'
30 55'
54 55'
48 02'
Диаметр, км
100
65
80
25
20
18
15
14
10
Возраст,
млн. лет
35.7
70.3
167
49.15
40
3.5
380
700
5

9. Количество сближающихся с Землёй астероидов, обнаруженных до 14.02.17

10. Количество сближающихся с Землёй астероидов, обнаруженных до 14.02.17 (по размерам)

11. Результаты столкновения небесных тел с Землёй

Размер НТ
Размер
кратера
1 м D 20-30м
нет
D 30 м
нет
0,5 км
Результат столкновения
НТ разрушается и полностью сгорает в
атмосфере, либо мелкие остатки долетают до
поверхности Земли (Челябинское событие)
Воздушный взрыв (Тунгусское событие)
Поверхностный взрыв (Аризонский кратер)
Локальная катастрофа
Наземный или подводный взрыв
Региональная катастрофа
D 100 м
2 км
D 1 км
20 км
Глобальная катастрофа
D 10 км
200 км
Конец цивилизации

12. Последствия падения Челябинского метеорита

• Размер метеорита 19 м;
• Кинетическая энергия метеорита 300 – 500 кт ТНТ;
• Повреждено 7320 объектов. Из них 6097 жилых
домов, в которых проживает более 120 тыс. человек;
• За медицинской помощью обратилось 1613 человек,
в том числе 324 ребёнка.

13. Возможные действия при возникновении астероидной опасности

• Разрушение опасных небесных тел с помощью
космического аппарата системы
противодействия.
• Увод ОНТ с траектории столкновения с Землёй
космическим аппаратом системы
противодействия.
• Проведение мероприятий по защите населения
и снижения ущерба в районе прогнозируемой
катастрофы.

14.

Схема российской системы противодействия
космическим угрозам
Космический
комплекс
и
определения
параметров
движения опасных
для Земли
астероидов и комет
«Небосвод»
Наземные
средства
обнаружения
астероидов,
комет и
космичесого
мусора
Космический
аппараты исследователи
астероидов и
комет
Информация и прогнозы по АКО
Заявки на управление КА
Рекомендации о противодействии АКО
Информация об ОНТ
Взаимодействующие
институты РАН
и промышленности (научное
сопровождение
работ и
производственное
обеспечение)
Программы
и модели
Задания на
выполнение
работ
Космический
средства
противодействия
астероиднокометной
опасности
Государственный
орган РФ,
принимающий
решения о
противодействии
астероиднокометной
опасности
Информационноаналитический
центр
(ИАЦ РСПКУ)
Центр малых
планет
Министерства
и ведомства –
потребители
информации
об
астероиднокометной
опасности
Автоматизированная
система
предупреждения об
опасных
ситуациях в
околоземном
космическом
пространстве
Международный
орган
астероиднокометной
безопасности
Система контроля космического
пространства (СККП)

15. Основные задачи системы

• Обнаружение и определение параметров
движения опасных астероидов и комет,
летящих к Земле со всех направлений, в
том числе со стороны Солнца;
• оперативное оповещение об угрозе
столкновения;
• выдача целеуказаний средствам
противодействия космическим угрозам.

16. Состав участников работы

ОАО «Корпорация космических систем специального назначения
«Комета»
Институт астрономии РАН (ИНАСАН)
Государственный астрономический институт им. П.К.Штернберга МГУ
(ГАИШ)
ФГУП «Центральный научно-исследовательский институт
машиностроения» (ФГУП «ЦНИИмаш»)
ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П.Королева
(ОАО «РКК «Энергия»)
ОАО «Российские космические системы» (ОАО «РКС»)
Институт прикладной математики РАН (ИПМ РАН)
ОАО «Научно-исследовательский институт оптико-электронного
приборостроения» (ОАО «НИИ ОЭП)
ОАО «Научно-производственное предприятие «Пульсар»
(ОАО «НПП «Пульсар»)
ООО «Керамические технологии»
Национальный центр управления в кризисных ситуациях и
Центр стратегических исследований гражданской защиты МЧС России

17. Требования по оповещению при возникновении астероидно-кометной опасности

Требования МЧС России:
При падении на Землю небесных тел
на площадь 50 тыс. км2 – за 10 суток
10 тыс. км2 – за 7 суток
1 тыс.–км2 – за 5 суток
(с указанием места падения)
Требования проектируемых
противоастероидных космических
систем: за 5 – 20 суток в зависимости
от применяемых ракет

18. Основные требования, предъявляемые к системе

.
Основные требования,
предъявляемые к системе
Размеры обнаруживаемых небесных тел 50 – 100 м;
Время предупреждения 15 – 30 суток;
Дальность обнаружения
1 а.е. (150 млн. км);
Проницающая способность БАО
24-25 зв. вел.;
Время обзора небесной сферы 2 – 4 суток;
Передача информации с КА – «непрерывная».

19.

Исходные данные для разработки
комплекса «Небосвод»
Положение и блеск ОНТ (в звездных величинах) за
месяц до столкновения с Землей
Ø ОНТ – 50 - 100 м
Орбита ОНТ – в плоскости
эклиптики
Солнце – в центре координат
Пунктирные линии
ограничивают наблюдаемую
зону 300 вокруг Солнца
Учтен зодиакальный свет и
изменение его яркости по
небесной сфере

20.

Исходные данные для разработки
комплекса «Небосвод»
Максимальная скорость сближения ОНТ с Землей
Условие: небесное тело принадлежит
Солнечной системе и двигается по
эллиптической или параболической орбите
– Максимальная скорость ОНТ
соответствует параболической орбите
Vmax = 42 км/сек
– Максимальная скорость сближения ОНТ с
Землей с учетом орбитального движения
Земли
Vmax.сбл = 42 + 30 = 72 км/сек

21.

Схема обзора небесной сферы системой «Небосвод»

22. Технические требования, предъявляемые к космическим комплексам «Небосвод-1» и «Небосвод-2»

« Небосвод-1»
• Размещение 1-2 КА на
геосинхронной орбите (I ≈ 11⁰);
• Обнаружение небесных тел с
блеском 24 - 25 зв.вел. размером
50…100 м и более;
• Время однократного обзора
небесной сферы (за исключением
околосолнечной области) 2…4 суток;
• Выдача сообщений о предстоящем
столкновении с Землёй НТ размером
100 м и более не менее чем за 20
суток, размером 50 – 100 м не менее
чем за 10 суток;
• Постоянная передача информации
с КА на наземные пункты.
«Небосвод-2»
• Размещение КА на расстоянии
40…50 млн. км впереди Земли на её
орбите вокруг Солнца;
• Обнаружение небесных тел,
размером 30…50 м и более, летящих от
Солнца к Земле;
• Время однократного обзора
околосолнечной области, недоступной
для наблюдения с околоземных орбит,
не более 12 часов;
• выдача сообщений о предстоящем
столкновении с Землёй не менее чем за
10 суток;
• Передача информации с КА на
наземные пункты на интервалах
прямой видимости.
Спектральный диапазон аппаратуры обнаружения небесных тел 0,4…0,9 мкм;
Погрешность угловых измерений положения небесных тел 0,03 угл. с

23.

Полосы сканирования основной части
небесной сферы

24.

Схема обзора комплексом «Небосвод-2»

25.

Пример наблюдения астероида КА комплекса
«Небосвод-2» (продолжение)
Область
засветки
оптической
аппаратуры при
наблюдении с
орбиты Земли
Орбита
Земли
Орбита
астерои
да
Земля
в начале
наблюдения
Земля
в момент
столкновения
КА –
наблюдате
ль в начале
наблюдени
я
За 20 суток до столкновения

26.

Пример наблюдения астероида КА комплекса
«Небосвод-2» (продолжение)
Орбита
Земли
Область
засветки
оптической
аппаратуры при
наблюдении с
орбиты Земли
Орбита
астерои
да
Земля
КА наблюдател
ь
За 15 суток до столкновения

27.

Пример наблюдения астероида с КА комплекса
«Небосвод-2» (продолжение)
Орбита
Земли
Область
засветки
оптической
аппаратуры при
наблюдении с
орбиты Земли
Орбита
астерои
да
Земля
КА наблюдател
ь
За 10 суток до столкновения

28.

Пример наблюдения астероида КА комплекса
«Небосвод-2» (продолжение)
Область
засветки
оптической
аппаратуры при
наблюдении с
орбиты Земли
Орбита
Земли
Орбита
астерои
да
Земля
КА наблюдател
ь
За 5 суток до столкновения

29.

Пример наблюдения астероида с КА комплекса
«Небосвод-2» (продолжение)
Область
засветки
оптической
аппаратуры при
наблюдении с
орбиты Земли
Орбита
Земли
Орбита
астерои
да
Земля
КА наблюдател
ь
Столкновение астероида с Землей

30.

Основные параметры телескопов
системы «Небосвод»
Параметр или характеристика
Вариант
«б»
Вариант
«а»
Апертура, мм
1500
Относительное виньетирование не более
20%
Фокусное расстояние, мм
Исправленное поле зрения 2ω не менее
Спектральный диапазон, нм
Дисторсия по полю зрения не более
Диаметр изображения звезды, содержащего 80%
света 80 (по всему полю зрения и во всем
спектральном диапазоне), мкм
10000
4,4°
3,3°
350 – 900
0,49%
0,61%
16 < Ø80 < 20

31. Общий вид телескопа

32.

Состав космической системы «Небосвод»
КА – Н2
КА – Н1
ЦУП
ППИ
ППК
ППОИ
Комплекс «Небосвод-1»
ЦУП Н1
ЦУП Н2
НАЗЕМНЫЙ
ИНФОРМАЦИОННОУПРАВЛЯЮЩИЙ
ЦЕНТР
ЦЕНТР
КОМПЛЕКСНОЙ ОБРАБОТКИ
ИНФОРМАЦИИ
ЦУП – Центр управления полетом космических аппаратов
ЦУП Н1 – Центр управления полётом КА комплекса «Небосвод-1»
ЦУП Н2 – Центр управления полётом КА комплекса «Небосвод-2»
ППИ – Пункт приёма информации
ППК – Пункт передачи команд
ППОИ – Пункт первичной обработки информации
ППК
ППИ
ППОИ
Комплекс «Небосвод-2»

33. Схема информационно-технических связей с внешними абонентами системы

ЦЕНТР
МАЛЫХ ПЛАНЕТ
ГИАЦ АСПОС ОКП
НАЗЕМНЫЙ
ИНФОРМАЦИОННОУПРАВЛЯЮЩИЙ
ЦЕНТР
ЦЕНТР
КОМПЛЕКСНОЙ ОБРАБОТКИ
ИНФОРМАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННЫЕ
ОРГАНЫ
УПРАВЛЕНИЯ
НАЗЕМНЫЕ И
КОСМИЧЕСКИЕ
АСТРОНОМИЧЕСКИЕ
ОБСЕРВАТОРИИ
СИСТЕМА
ПРОТИВОАСТЕРОИДНОЙ
ЗАЩИТЫ ЗЕМЛИ

34.

Зоны наблюдения геостационарной области
космическими аппаратами комплекса «Небосвод»

35. Космический аппарат комплекса «Небосвод-1»

36. Космический аппарат комплекса «Небосвод-2»

37. Предложения ИНАСАН по двойному применению системы «Небосвод»

Солнечная система
• Исследование малых тел Солнечной системы. Уточнение
параметров различных населений астероидов, включая астероиды,
близкие к Солнцу.
• Обнаружение и мониторинг объектов на дальней периферии
Солнечной системы и гиперболических орбитах.
Галактическая и внегалактическая астрономия
• Исследование переменных звёзд различных классов, в том числе
долгопериодических, выявление среди них звёзд с новыми классами
переменности.
• Поиск экзопланет и маломассивных спутников звёзд по фотометрическим и
астрономическим наблюдениям.
Обнаружение и мониторинг транзиентных объектов (новых и сверхновых
звёзд, послесвечений гамма-всплесков, событий микролинзирования и пр.),
выявление среди них ранее не известных типов.

38.

Открытое акционерное общество
«Корпорация космических систем специального назначения
«Комета»
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ