Методика позволяет определять скорость и атмосферную траекторию метеороида даже при минимальном количестве данных
Группа исследователей, включая специалистов из Уральского федерального университета (УрФУ) и Университета Хельсинки, представила новый метод расчета траектории и параметров метеороидов. Разработанный алгоритм позволяет с высокой точностью определять, упадет ли космическое тело на поверхность планеты, даже при минимальных исходных данных.
В основе подхода лежит комбинация физической модели входа в атмосферу (альфа-бета модель) и метаэвристической оптимизации. Раньше для подобных расчетов требовались подробные данные о всей траектории полета болида. Теперь же достаточно всего двух точек наблюдения — момента входа в атмосферу и точки исчезновения.
Метод позволяет вычислять:
- коэффициент абляции (потерю массы при прохождении атмосферы),
- баллистический коэффициент (соотношение массы и аэродинамического сопротивления),
- глубину проникновения и конечную массу метеороида.
Ученые проанализировали 824 случая наблюдения болидов, зафиксированных Европейской сетью наблюдений (EN). Оказалось, что метод особенно эффективен для метеороидов астероидного происхождения. Для хрупких и сверхскоростных тел (например, кометного льда) точность ниже из-за их быстрого разрушения.
Стоит отметить, что при отказе от традиционной классификации P(E) точность расчетов возросла с 44% до 90%, что ставит под сомнение универсальность этого P(E) подхода.
Даже при минимуме данных — только начальная и конечная точки — мы можем восстановить важнейшие характеристики болидов: скорость, массу, глубину торможения и конечную массу. Иными словами, теперь можно достаточно точно прогнозировать, достигнет ли метеороид поверхности Земли и с какой массой.
— Мария Грицевич, адъюнкт-профессор Университета Хельсинки, старший научный сотрудник лаборатории Extra terra consortium УрФУ
Алгоритм уже доступен научному сообществу. Его дальнейшее развитие позволит улучшить моделирование сложных сценариев разрушения метеороидов. Главное преимущество — возможность переанализа тысяч исторических наблюдений, ранее считавшихся недостаточными для точных выводов.
Альфа-бета модель — упрощённый способ расчёта движения космического объекта (например, метеорита или спускаемого космичесокго аппарата) при входе в атмосферу планеты. Когда объект летит в атмосфере, на него действуют две ключевые силы:
- Сила тяжести (тянет вниз, к планете).
- Аэродинамическое сопротивление (тормозит и нагревает объект из-за трения о воздух).
Модель альфа-бета заменяет сложные уравнения движения на два простых параметра:
- α (альфа) — отвечает за торможение (как быстро аппарат теряет скорость из-за сопротивления воздуха).
- β (бета) — отвечает за нагрев (как сильно объект нагревается при торможении).
Вместо того чтобы решать сложные дифференциальные уравнения, инженеры могут использовать α и β модель для быстрой оценки высоты, где начнётся сильное торможение, нагрева объекта и рассчитать примерную точку приземления.
Читайте ещё материалы по теме:
Курс на Венеру: МАИ создаёт технологии для миссий на отдалённую планету
Плазменный инжектор, разработанный российскими учёными из МАИ, уже доставлен на МКС
Помехоустойчивая цифровая радиостанция на основе протокола MANNET создана учёными ПНИПУ