Численное и аналитическое исследование условий длительного удержания в окрестности Земли техногенных микрочастиц.

Проект направлен на решение новых задач механики, связанных с исследованием механизмов антропогенного загрязнения ближнего космоса и верхней атмосферы мелкомасштабными орбитальными объектами (МОО) техногенного происхождения. Будут проведены теоретические исследования, направленные на определение условий длительного удержания в ОКП техногенных микрочастиц (МЧ) с размерами менее 1 мм и ансамблей из указанных частиц. В связи чрезвычайной сложностью задачи движения в ОКП одиночной МЧ, подверженной воздействию целого комплекса физических факторов, основное внимание будет уделено применению для решения указанной задачи методов численного моделирования. При численном моделировании движения в ОКП техногенных МЧ будет учитываться воздействие на их динамику: центрального гравитационного поля Земли и его возмущений, обусловленных полярным сжатием Земли и гравитационными полем Солнца; силы солнечного давления; силы сопротивления нейтральной компоненты фонового газа, а также электродинамических сил, обусловленных взаимодействием наводимого на МЧ заряда с магнитным и электрическим полями околоземного космического пространства. При определении электродинамических возмущающих сил магнитное поле Земли будет аппроксимировано суммой заданного числа сферических гармоник ряда Гаусса, а электрическое поле в ОКП будет представлено как суперпозиция полей коротации и конвекции. Для определения силы сопротивления верхней атмосферы в точке местонахождения частицы будет использована аналитическая модель высотного хода плотности атмосферы, учитывающая зависимость плотности атмосферы от солнечной и геомагнитной активности. Для учета эффекта изменения электрического заряда МЧ в процессе ее орбитального движения в ОКП уравнения движения МЧ в ОКП будут решаться совместно с уравнением ее зарядки. Для определения заряжающих токов при нахождении МЧ в различных структурных областях плазменной оболочки Земли (ионосфере, плазмосфере и плазменном слое) будут использованы соответствующие модели пространственного распределения плазмы в указанных структурных областях для различных уровней солнечной и геомагнитной активности. Для обеспечения возможности численного моделирования движения МЧ на больших временах с момента инжекции в ОКП, будет учтен эффект годичного движения Солнца. В указанной постановке программы численного моделирования динамики в ОКП техногенных МЧ и ансамблей техногенных МЧ не имеют аналогов ни в нашей стране, ни за рубежом. При проведении исследований основное внимание предполагается уделить представляющим значительный практический интерес случаям одиночной и непрерывной множественной инжекции МЧ источником, движущимся в ОКП по: геостационарной орбите; орбитам с параметрами, характерными для орбит спутников навигационных систем, по вытянутой эллиптической орбите с низким перигеем, а также – по низкой околоземной орбите. Аналитические методы исследования будут применяться при определении условий длительного орбитального существования наиболее мелких МЧ с размерами менее 0.1 мкм в ситуациях, когда корректными являются модельные постановки баллистической задачи, основанные на физически оправданных упрощающих предположениях о заряде МЧ, а также о магнитном и электрическом полях в ОКП.