ADAPS – новый программный комплекс для сбора, обработки и

ADAPS – новый программный
комплекс для сбора, обработки
и анализа оптических
измерений сети НСОИ АФН
Игорь Молотов, Владимир Золотов,
Тахир Фахрутдинов, Виктор
Алексеев, Виктор Воропаев, Михаил
Кабанов, Геннадий Боровин
Космический мусор


44000 объектов
600000 объектов
размером > 5 см
размером > 1 см
150 млн. объектов
6 млрд. объектов
размером > 1 мм
размером > 100 мкм
Все нефункционирующие КО искусственного происхождения
В их числе: отработавшие ступени РН, нефункционирующие КА,
фрагменты около 200 разрушений
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
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, Южной Кореи
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 №10103-142 от 28.02.2001 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 02.07.08) и РАН (№69 от
17.10.08) 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 № 10310-52 от 25.01.2012 на
ИПМ возложены функции головной координирующей организации
по реализации поручений Решения АСПОС ОКП и положения
АСПОС ОКП в части, касающейся РАН
Средства АСПОС ОКП
НСОИ АФН, РАН
(ИПМ РАН, МАК ВЫМПЕЛ, ИЗМИРАН)
(ЦУП ЦНИИмаш)
Научная сеть оптических инструментов для
астрометрических и фотометрических наблюдений
• Проект кооперации обсерваторий на хозрасчете (35
обсерваторий и наблюдательных пункта с 80-ю
телескопами в 15 странах мира)
• Группа координации проекта организована в ИПМ
им. М.В. Келдыша РАН
• Центр обработки данных ADAPS созданf в ИПМ им.
М.В. Келдыша РАН
• Преимущественная область мониторинга НСОИ
АФН - высокие орбиты (геостационарная – ГСО и
высокоэллиптические – ВЭО)
• Проводятся эксперименты по наблюдению объектов
на низких и средневысоких орбитах (НОКО и СВО)
Научная сеть оптических инструментов для
астрометрических и фотометрических наблюдений
Рост количества измерений по КО сети
НСОИ АФН за 2003 – 2013 гг. в тысячах
измерений
8400
9000
8000
7000
5850
6000
5000
3500
4000
3000
2000
2000
1000
2.261 20
62
56
224
717.5
1150
0
2003
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
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 созданы 2 базы данных (БД) –
АСПОС и ADAPS
• БД АСПОС - в рамках ОКР Роскосмоса «АСПОС ОКП» для
прогноза опасных сближений в области ГСО, ВЭО и СВО
• БД ADAPS – собственная разработка ИПМ им. М.В. Келдыша
РАН для накопления и анализа информации о космическом
мусоре
• В БД ADAPS через созданный веб-интерфейс собираются
измерения НСОИ АФН, которые идентифицируются и
поступают в БД АСПОС, а также рассылаются
пользователям
• В БД АСПОС работают планировщики обзорных наблюдений
и наблюдений по ЦУ – с возможностью удаленного доступа
Центр РАН по сбору, обработке и анализу информации о
космическом мусоре и сегмент АСПОС ОКП мониторинга
опасных ситуаций в области ГСО, ВЭО и СВО
• Созданы программно-алгоритмические комплексы для ведения
динамического орбитального архива, массовой обработки
получаемого потока информации, идентификации измерений с
орбитами из архива, уточнения параметров орбитального
движения, прогнозирования и оценки параметров опасных
сближений «защищаемых» КА с КО «риска», выявление фактов
разрушения КО, планирования наблюдений и расчета целеуказаний
• В режиме службы проводится анализ позиционных измерений,
поступающих от сети НСОИ АФН каждую ночь, расчет целеуказаний
для обсерваторий сети, обновляется банк данных измерений и
орбит, выполняется анализ орбитальной эволюции наблюдавшихся
за ночь объектов
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
Структурная схема БД ADAPS
Отображение баз данных ADAPS
Текущий статус базы данных
• 4031 высокоорбитальный объект на 13 мая 2014 г.:
- 3059 (75.9%) имеются в американских данных
- 972 (24.1%) наблюдаются только нашей сетью НСОИ
АФН
• Общее количество высокоорбитальных объектов с
отношением площади к массе A/m > 0.1 кв.м./кг:
- 704 (орбитальная информация только по 225 из них
можно найти в других источниках/479 наблюдаются
только нашей сетью НСОИ АФН)
- A/m между 0.1 and 1 кв.м/кг: 420 (222/198)
- A/m больше чем 1 кв.м/кг (HAMR): 284 (3/281) – 7.04%
от общей популяции сопровождаемых ВОКО и 28.91%
сопровождаемых только сетью НСОИ АФН
• Максимальное A/m – 57.9 кв.м/кг
Заключение
• Сеть НСОИ АФН обеспечивает 97% отечественных данных по
ВОКО и превышает по своим возможностям СККП США
• В ИПМ им. М.В. Келдыша РАН создан уникальный научный
инструмент – БД ADAPS - для сбора, обработки и анализа
информации по техногенным объектам в ОКП
• В режиме службы выполняется прогноз опасных событий на
высоких орбитах для ЦУП ЦНИИмаш и ОАО им. Решетнева
• Обнаружено около 1000 ранее неизвестных КО на ГСО и ВЭО.
Количество относительно ярких ГСО-фрагментов непрерывно
увеличивается, это является неожиданным фактом, учитывая, что
обзоры области ГСО проводятся уже несколько лет
• Готовится выпуск ежемесячного циркуляра по новым
обнаруженным КО и выкладка 700 обновляемых орбит
фрагментов космического мусора в Интернет
Информационная поддержка проекта НСОИ АФН
Сайт: www.astronomer.ru
Форум: http://astronomer.ru/forum/index.php