Внешние поверхности космических аппаратов на геостационарных земных орбитах
подвергаются деградации под постоянной бомбардировкой космическим излучением, солнечным
ветром и космическими обломками микро/наноразмеров. Геостационарная орбита – среда, которая
влияет на изменение свойств материалов, включает атомарный кислород, ультрафиолетовое
излучение, термические циклы, электромагнитное излучение, микрометеориты и техногенные
орбитальные частицы. Влияние такой среды приводит к тому, что материалы космических
аппаратов подвергаются коррозии, эрозии, модификации структуры и шероховатости
поверхности, что ухудшает оптические, термические, электрические и механические свойства.
Насколько быстрой может быть такая деградация и как она повлияет на функционирование
космических кораблей, является актуальной проблемой современности.
Идея проекта – по изменению фотометрических характеристик геостационарных
спутников в различных спектральных диапазонах изучить изменения свойств материалов,
используемых в космической промышленности. Прогнозные изменения свойств материалов
покрытия спутников (различных пленок, слоев изоляции, возможно, тонких слоев краски и др.)
под воздействием космической радиации и орбитальных столкновений позволят дать оценку
времени функционирования спутников, в частности, серии Казсат.
Задачи проекта
Задача 1 – Анализ базы данных АФИФ и получение новых наблюдательных данных по многоцветной фотометрии геостационарных спутников.
Работа с фотометрическим архивом многоцветной фотометрии АФИФ, выбор данных для нескольких спутников, наблюдавшихся достаточно длительное время, желательно с года запуска до окончания функционирования, чтобы извлечь информацию об изменении фотометрических характеристик, в частности показателя цвета, со временем. Данные АФИФ по наблюдениям космических аппаратов Казсат-1 и Казсат-2 с момента запуска, являются одним из важных элементов в разработке метода анализа и моделирования процесса изменения цветовых характеристик покрытия спутников со временем.
Задача 2 – Создать фотометрические индексы цвета в зависимости от фазовых углов, формы поверхности и состава.
Используя значения показателя цвета неповрежденных материалов, доступных из других источников, мы можем отслеживать их изменения во времени и разрабатывать метод грубой оценки времени жизни (зная время жизни наблюдаемых спутников). Чтобы сделать это возможным, нам нужно решить прямую задачу – определить фотометрические показатели цвета в зависимости от фазовых углов, формы поверхности и состава. Необходимо разработать программы визуализации и моделирования простых геометрических объектов для дальнейшего анализа их фазового портрета, что послужит основным инструментом при решении обратной задачи – определение формы спутника и свойств отражающей поверхности по многополосным фотометрическим данным. В свою очередь, эти характеристики позволят идентифицировать тип аппарата.
Задача 3 – Анализ деградации и структурного изменения материалов в лабораторных условиях и численное моделирование изменений в структуре материалов.
Компьютерное моделирование воздействия космической среды, микро-столкновений с космическим мусором и микрометеоритами на покрытие КА на геостационарной орбите. Сравнение архивных и новых данных по спутникам серии Kazsat с результатами численного моделирования.
Ожидаемые результаты:
2020г. – Анализ всей имеющейся базы данных по Казсат-1 и Казсат-2. Компьютерное моделирование геометрических фигур и определение их кривой блеска при разных фазовых углах. Добавление дополнительных условий для моделирования (материалы покрытия). Новые данные фотометрических наблюдений по Казсат-1 и Казсат-2.
2021г. – Анализ воздействия условий космической среды на покрытие КА. Компьютерная модель, показывающая изменения в структуре материала.
2022г. – Анализ компьютерного моделирования структурных изменений материалов в лабораторных условиях и экспериментальных данных по спутникам Казсат-1 и Казсат-2. Прогноз изменения фотометрических характеристик покрытия КА при воздействии космической радиации и орбитальных столкновений, оценка дальнейшей работы спутника.