Науковці розробили метод визначення форми супутників за допомогою зірок

Науковці з Центру обізнаності про космічний простір Університету Ворвіка у Великій Британії представили інноваційний метод визначення форми та призначення супутників на низькій навколоземній орбіті (НЗО). Дослідження, яке невдовзі буде опубліковане в журналі Royal Astronomical Society Techniques and Instruments, пропонує новий підхід до спостереження за космічними об'єктами.

На низькій навколоземній орбіті, що знаходиться на висоті до 2000 кілометрів над поверхнею Землі, перебувають тисячі супутників та інших штучних об'єктів. Значна частина з них вже не функціонує, що збільшує кількість космічного сміття та підвищує ризик зіткнень.

Головний автор дослідження Бенджамін Кук та його колеги зазначають: «Спостереження за об'єктами в космічному просторі на низькій навколоземній орбіті стрімко розвивається. Кількість об'єктів у НЗО, включаючи як активні, так і неактивні супутники, частини ракет та різноманітне сміття, зростає експоненційно і продовжуватиме збільшуватися».

У своєму дослідженні науковці зосередились на двох основних формах супутників: «boxwing» (прямокутний корпус з двома розкритими крилами) та «square» (квадратна форма без додаткових конструкцій). Традиційні методи виявлення космічних об'єктів, такі як радіолокаційні та оптичні спостереження, мають суттєві обмеження. Радіолокаційні спостереження залежать від ефективної площі розсіювання об'єкта, яку можна штучно зменшити за допомогою спеціальних матеріалів та конструкцій. Оптичні спостереження можливі лише в сутінках і залежать від відбиття сонячного світла.

Новий метод базується на спостереженні за тим, як супутники затемнюють зірки на своєму шляху. Перевага цього підходу полягає в тому, що він залежить виключно від контуру об'єкта, тобто його розміру та форми. Будь-які спроби зменшити радіолокаційну помітність чи відбивну здатність супутника не впливають на ефективність методу.

У рамках дослідження науковці провели симуляцію зі 100 000 супутників. Процес визначення форми починається з встановлення кута обертання, після чого визначаються положення країв супутника. Враховуючи симетричність досліджуваних об'єктів, достатньо проаналізувати лише одну сторону форми супутника, яка потім відображається для отримання протилежного краю.

Результати показали, що квадратні супутники мають дещо нижчий показник успішного розпізнавання порівняно з супутниками типу «boxwing» і частіше потрапляють до категорії «відхилених». Це, ймовірно, пов'язано з їхньою меншою площею поверхні, що призводить до меншої кількості точок перетину та менш надійного визначення форми.

Однак дослідники визнають, що практичне застосування методу наразі обмежене технологічними можливостями. Для досягнення високої точності класифікації потрібні дуже короткі експозиції (сотні або тисячі кадрів на секунду) та щільні зоряні поля (сотні зірок на шляху об'єкта). Крім того, в реальних умовах супутники знаходяться на різних висотах, що додає складності процесу класифікації.

«Ці обмеження настільки суворі, що виходять за межі можливостей сучасних систем оптичного спостереження, але ми підтверджуємо метод як потенційний інструмент для майбутніх обсерваторій», — підсумовують автори дослідження.