Способ предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве и на земле и автоматизированная система для его осуществления

Способ предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве и на земле и автоматизированная система для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области автоматизированного информационного обеспечения руководства и правительственных органов Российской Федерации, при необходимости и других стран мира, для решения задач долгосрочного, среднесрочного, краткосрочного и оперативного мониторинга и прогноза разнообразных угроз и опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве и на Земле, исходящих от космических объектов техногенного происхождения, так называемого космического мусора, и от объектов естественного происхождения, представляющих собой астероидно-кометную опасность (АКО).

Известен ряд зарубежных систем предупреждения об опасных ситуациях различной природы в околоземном космическом пространстве и на Земле. Их них следует выделить гидрометеорологические системы, обычно развертываемые на низких приполярных геосинхронных (на приполярных геосинхронных орбитах в настоящее время функционируют около десятка метеоспутников, принадлежащих США (NOAA-K, DMSP5D-3), ЕКА (Metop-А), Китаю (FY-1D, FY-3) и России (Метеор-М), и на геостационарной орбите, где размещаются космические аппараты (КА), созданные США (GOES), Евро союзом (Meteosat, MGS), Японией (MTSAT-1R), Индией (Metsat-1, Insat-3А), Китаем (FY-2C, D, Е) и Россией (Электро-Л в 2010 г.), орбитах, обеспечивая метеорологический мониторинг и прогноз опасных метеоявлений.

Космические средства дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) представлены, в основном, весьма обширной номенклатурой КА: американскими (Landsat-7, ЕО-1, Ikonos-2, Quick Bird-2, Orb View-3, Geo Eye-1, World View-2, World View-3, USA-200); индийскими (IRS, Cartosat-2A, Risat, IMS-1); израильскими (EROS-B, EROS-C, TECSAR); французскими (Spot-5 и Jason-2); японскими (Adeos-1, Adeos-2, Alos); канадскими (Radarsat-1 и Radarsat-2); китайскими (HJ-1A, -IB, Yaogan-5); итальянскими (Cosmo-Skymed, Cosmo-3); европейскими (ERS-2, Envisat-1); малыми и микроКА Германии (TerraSar-X, Sar-Lupe, RapidEye); российским KA (Ресурс ДК). Такие страны, как Алжир, Бразилия, Нигерия, Тайвань, Таиланд, Турция, Южная Корея и ряд других стран, также располагают собственными спутниками наблюдения из космоса, созданными в кооперации с ведущими космическими державами.

Анализ такого типа проектов показывает, что, во-первых, информация от данных систем лишь частично может быть использована для решения задач мониторинга происходящих в литосфере геофизических процессов, что позволяет регистрировать в атмосфере и ионосфере лишь отдельные гелиофизические аномалии как предвестники крупных землетрясений. Во-вторых, все они ориентированы преимущественно на выявление разрушительных последствий стихийных бедствий и чрезвычайных ситуаций. Так, конечным результатом реализуемого по инициативе США «Группой по наблюдениям Земли» (GEO) на основе 10-летнего Плана (2005-2015 г.г.) международного проекта «Global Earth Observation System of Systems» (GEOSS) должна стать глобальная общедоступная инфраструктура, которая в масштабе времени, близком к реальному, должна обеспечить широкий круг пользователей всеобъемлющей, обработанной информацией космического мониторинга. При этом в GEOSS предполагается интегрировать разнообразную наземную датчиковую аппаратуру, метеостанции, метеозонды, сонары и радары, группировку из шестидесяти космических аппаратов (КА), включая навигационную группировку «NAVSTAR», мощный моделирующий комплекс для имитации и прогнозирования, а также средства раннего предупреждения населения подвергающихся опасности стран и регионов. Однако, хотя в рамках GEOSS и стало возможным объединить разнородные средства наблюдения и программное обеспечение для измерения физических, химических и биологических параметров, характеризующих интегрированную картину происходящих на Земле потенциально опасных процессов, данный проект не использует орбитальные группировки КА, что ограничивает существенным образом возможности по решению продекларированных GEOSS задач мониторинга и прогноза опасных явлений природного и техногенного характера.

Международная система космического мониторинга стихийных бедствий (Disaster Monitoring Constellation - DMC) располагает низкоорбитальной группировкой на полярных орбитах из семи микроспутников британской разработки массой 80-130 кг, оснащенных многоспектральным оптико-электронным комплексом среднего разрешения 20-30 м. Возможности такой системы весьма ограничены - она способна регистрировать лишь состоявшееся сейсмическое или крупное техногенное событие, ориентирована на получение информации только в видимом диапазоне спектра и предназначена для оперативного обеспечения информацией компетентных организаций и специалистов только тех стран, на чьей территории чрезвычайная ситуация возникает.

Европейская инициатива «Глобальный мониторинг в интересах окружающей среды и безопасности» (Global Monitoring for Environmentand-Security - GMES) направлена на формирование собственного европейского мониторингового потенциала. В проекте участвуют Франция, Италия, Германия, Канада, Израиль и ряд профильных аэрокосмических компаний других стран. В рамках GMES, куда функционально включаются космические системы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), навигации и связи, наземные станции и аналитические центры, планируется создание глобальной системы экологического мониторинга планеты. Орбитальная группировка GMES включает 13 КА наблюдения, в том числе КА: Gelios-2, Pleiades, Cosmo-Skymed, SAR-Lupe, Spot-5, RapidEye, DMC2 (Topsat 2) и TerraSAR-X. С учетом того, что в 2008 году ЕКА приступило к развертыванию глобальной навигационной космической системы Galileo, оно располагает собственными космическими системами гидрометеорологии (9 КА), связи и ретрансляции (16 КА), в составе группировки GMES в отдельные периоды смогут функционировать более 70 КА. В будущем ЕКА планирует создание целого семейства спутников (среди них - КА Sentinel, ERS, ENVISAT, GOCE, SMOS, CryoSat-2, Swarm, ADM-Aeolus, Earth CARE, MSG, MetOp, JASON-2, PLEIADES), которые предполагается оснастить радарами С-диапазона (для интерферометрической съемки), оптической камерой среднего пространственного разрешения (для картографирования и гиперспектральной съемки), оптической аппаратурой и радиолокационным высотомером (для детального мониторинга океанских акваторий, атмосферы Земли). Хотя Проект GMES и располагает собственной орбитальной группировкой, он не предусматривает решения задач выявления предвестников и прогнозирования природных и техногенных бедствий, в том числе и не обеспечивает постоянный мониторинг и прогнозирование возникновения угроз одновременно от объектов техногенного происхождения и объектов АКО.

Инициированная в 2000 году ЕКА и Французским космическим агентством Международная хартия «Космос и крупные катастрофы» (International Charter «Spaceand Major Disasters»), к реализации которой присоединились космические агентства и организации Аргентины, Индии, Канады, США, Японии и России (российская заявка на присоединение к Хартии подана в январе 2010 года), направлена на создание единой системы космических данных, предназначенной для обеспечения необходимой информацией пострадавших в результате стихийных или антропогенных бедствий. Хотя орбитальный сегмент проекта и включает в себя национальные космические аппараты ДЗЗ государств-участников: ERS, ENVISAT (ЕКА), SPOT (Франция), RADARSAT (Канада), IRS (Индия), GOES (США), SAC-C (Аргентина), ALOS (Япония), ввиду своей специфичной целевой направленности (скоординированного использования космической техники в случае возникновения природных или техногенных катастроф и предоставление пострадавшим странам бесплатных данных космического мониторинга) хартия не решает широкого спектра задач прогнозирования происходящих на планете стихийных бедствий.

Так, предложенный в 2004 году проект «Страж Азии» (SentinelAsia) предусматривает создание в Азиатско-тихоокеанском регионе (АТР) системы контроля и ликвидации последствий природных катастроф на основе использования возможностей космических технологий ДЗЗ в режиме времени, близком к реальному, в сочетании с ГИС-технологиями картографии и современными информационными технологиями глобальной сети «Интернет». Архитектура проекта разрабатывается с учетом возможности приема и обработки добровольно предоставляемой странами АТР видовой и текстовой информации, поступающей от спутниковых систем ДЗЗ, включая геостационарные платформы. Однако ввиду ограниченного состава бортовой аппаратуры используемых в проекте КА и специфики орбитального построения группировок, решение задач прогнозирования природных и техногенных явлений в глобальном масштабе в рамках проекта практически не представляется возможным.

Завершая анализ состояния и перспектив развития зарубежных космических систем и средств мониторинга чрезвычайных ситуаций, следует отметить невозможность осуществления вышеприведенными системами постоянного мониторинга техногенной обстановки в околоземном космическом пространстве (ОКП) опасных объектов космического мусора, а также отсутствие полноты мониторинга и критериев оценок степеней угроз по предупреждению об опасных ситуациях в ОКП и на Земле с учетом категорий объектов опасности, а именно исходящих от космических объектов техногенного происхождения - космических аппаратов и фрагментов космического мусора, а также от объектов естественного происхождения - астероидов, комет и других объектов, представляющих собой АКО.

Известен ряд отечественных систем предупреждения об опасных ситуациях различной природы в околоземном космическом пространстве и на Земле. К ним следует отнести в первую очередь «Единую государственную систему предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций» (РСЧС) - учебно-методическое пособие, Приднестровский государственный университет им. Т.Г. Шевченко, Тирасполь, 2010 - [Д1], «Международную аэрокосмическую автоматизированную систему мониторинга глобальных геофизических явлений и прогнозирования природных и техногенных катастроф (МАКАСМ), патент 2349513 - [Д2], «Международную аэрокосмическую систему глобального мониторинга (МАКСМ), патент 2465729 - [Д3].

В основу технического решения создания системы РСЧС положен организационно-технический подход, заключающийся в обеспечении и выполнении следующих функционально-логических шагов [Д1, стр. 50]: установление уровней приемлемого риска, построение механизмов регулирования безопасности, мониторинг окружающей среды, анализ риска для жизнедеятельности населения и прогнозирования чрезвычайных ситуаций, принятие решений о целесообразности проведения мероприятий защиты, рациональное распределение средств на превентивные меры по снижению риска и меры по уменьшению масштабов чрезвычайных ситуаций, осуществление превентивных мер по снижению риска чрезвычайных ситуаций и уменьшению их последствий. Хотя данный подход и направлен, в основном, на совершенствование организационной структуры системы, однако он не обеспечивает оперативный и краткосрочный мониторинг и прогноз разнообразных видов угроз и опасных ситуаций как в околоземном космическом пространстве, так и на Земле, не обладает полнотой мониторинга в условиях одновременного возникновения нескольких видов угроз и не содержит оценок степени угроз (критериев), на основе которых принимаются решения по осуществлению мер превентивного характера или уменьшению ущерба при ликвидации последствий катастроф и аварий.

В качестве другого аналога изобретения выбрано техническое решение, описанное в [Д2]. Система содержит космический и наземный сегменты. Космический сегмент состоит из трех орбитальных группировок. В орбитальной группировке малых космических аппаратов (МКА), расположенных на геостационарной орбите, МКА, объединенные в две орбитальные группировки по три спутника на вершинах двух треугольных плоскостей, образуют созвездие из шести вершин. Для орбитальной группировки в составе 3-4-х МКА на солнечно-синхронных орбитах высотой 600-700 км предусмотрено равномерное расположение плоскостей орбит по долготе восходящего узла. В орбитальной группировке из 50-ти микроспутников (МККА) последние расположены, в основном, на солнечно-синхронных орбитах и частично на геостационарных орбитах. На МКА и МККА установлена высокочувствительная аппаратура с комплексом приборов измерения предвестников землетрясений и датчиков оперативного контроля и прогнозирования природных и техногенных катастроф.

К основным недостаткам данного аналога следует отнести невозможность выявления, прогнозирования и выдачи предупреждений об опасных сближениях пилотируемых и автоматических комических аппаратов (КА) с объектами космического мусора, выработки рекомендаций по проведению маневров уклонения КА, прогнозирования входа в атмосферу и мест падения на поверхность Земли неуправляемых объектов космического риска, а также отсутствие полноты мониторинга и критериев оценок угроз по предупреждению об опасных ситуациях в ОКП и на Земле с учетом одновременного возникновения опасности от объектов разных категорий.

Наиболее близким по сути технического решения к заявляемому изобретению является патент [Д3], так как оно по множеству параметров имеет аналогичное предназначение и некоторые аналогичные основные возможности, что и заявленное.

В прототипе технический результат достигается тем, что для получения необходимой мониторинговой информации данная организационно-техническая система интегрирует в своем составе, наряду со специально создаваемым собственным специализированным космическим сегментом в составе КА-телескопов, группировку малых космических аппаратов (МКА) и микроспутников с бортовой аппаратурой обнаружения ранних признаков стихийных бедствий разрушительного характера, ресурсы как существующих, так и перспективных национальных и международных авиационных и наземных средств, включая контактные и дистанционные датчики, космические системы ДЗЗ, связи и ретрансляции, метеорологического и навигационного обеспечения вместе с соответствующей наземной инфраструктурой выведения, управления и технического обслуживания КА, средства приема, обработки и распространения мониторинговой информации, при этом указывается, что используются средства спутниковой связи (VSAT) и наземных интерактивных сетей передачи данных (Internet), выполненные с возможностью прогнозирования природных и техногенных катастроф,

К общим основным недостаткам как аналогов, так и данного прототипа следует отнести невозможность осуществления ими постоянного мониторинга техногенной обстановки ОКП в части выявления, прогнозирования и выдачи предупреждений об опасных сближениях сопровождаемых пилотируемых и автоматических КА с объектами космического мусора, выработки рекомендаций по проведению маневров уклонения КА, прогнозирования входа в атмосферу и мест падения на поверхность Земли неуправляемых объектов космического риска, выполнения международных обязательств РФ по проблемам, связанными с угрозами от космических объектов разных категорий, а также отсутствие полноты мониторинга и критериев оценок угроз в части предупреждения об опасных ситуациях в ОКП и на Земле с учетом категорий объектов опасности, а именно исходящих от космических объектов техногенного происхождения - космических аппаратов и фрагментов космического мусора, а также от объектов естественного происхождения - астероидов, комет и других объектов, представляющих собой астероидно-кометную опасность. В дополнение к этому, предлагаемые в прототипе средства спутниковой связи (VSAT) и наземных интерактивных сетей передачи данных (Internet) всегда используются в стандартном исполнении и по своему прямому назначению, у них не имеется и не предвидится внедрения специфических встроенных технологий прогнозирования природных и техногенных катастроф по причине отсутствия соответствующих алгоритмов, оборудования, программных процессов, процедур и средств ведения баз данных, что относится по сути к специфическим задачам и средствам систем прогнозирования.

Технический результат предложенного изобретения заключается в том, что в нем проявляется целостность и эмерджентность системного подхода, а также достигается полнота мероприятий по мониторингу космического пространства за счет применения структурированного подхода, специально разработанного и применяемого для уменьшения риска критерия минимума среднего риска, совокупности присущих данному способу действий в виде алгоритмов прогнозирования и использования разработанных для этого соответствующих программных процессов, процедур, из которых формируют программные комплексы, базы данных как основных компонентов реализующей данный способ автоматизированной системы, обеспечивающей сбор, обработку, хранение и передачу целевой мониторинговой информации и выработку рекомендаций для принятия решений по предупреждению и снижению возможного ущерба при возникновении опасных ситуаций в космическом пространстве и на Земле от объектов техногенного и естественного происхождения.

Сущность изобретения заключается в том, что, в отличие от известного технического решения, в конфигурации наземного фрагмента организационно и функционально выделяют структурно-функциональные элементы в составе главного информационно-аналитического центра, сегмента мониторинга опасных ситуаций в области геостационарных, высокоэллиптических и средневысоких орбит, сегмента мониторинга опасных ситуаций в низкоорбитальной области околоземного космического пространства, сегмента по расчету параметров солнечной и геомагнитной активности, сегмента анализа некоординатной информации о космических объектах и сегмента мониторинга астероидно-кометной опасности, при этом на средствах главного информационно-аналитического центра с помощью соответствующих программных процессов и процедур собирают, обрабатывают, анализируют, систематизируют, каталогизируют и хранят информацию об опасных и угрожающих космических объектах, получаемую от космических и наземных систем мониторинга и из других доступных источников, осуществляют ведение баз орбитальных и справочных данных сопровождаемых космических аппаратов, потенциально опасных техногенных космических объектов, прогнозируют опасные сближения и оценивают вероятности столкновения потенциально опасных космических объектов с сопровождаемыми космическими аппаратами, осуществляют баллистическое сопровождение прогнозируемых опасных сближений потенциально опасных космических объектов с сопровождаемыми космическими аппаратами, выявляют факты схода с орбиты космических объектов риска, включая их баллистическое сопровождение, прогнозирование времени и районов падения на Землю, систематизируют, прогнозируют и определяют траектории полетов опасных объектов, а также оценивают значения вероятностей, время и место столкновений потенциально опасных объектов естественного происхождения с действующими космическими аппаратами и с Землей, с использованием критерия минимума среднего риска и с учетом предварительной информации от сегментов о потенциально опасных космических объектах и прогнозируемых опасных ситуациях формируют предупреждения об опасных ситуациях, оперативно доводят до центров управления космических систем и комплексов, а при необходимости - до руководства и правительственных органов Российской Федерации и других стран мира, информацию о фактах возникновения угроз и прогнозе развития опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве и на Земле; применяют критерий минимума среднего риска, в соответствии с которым при выявлении преимуществ путем сравнения нескольких потенциальных вариантов принятия решений используют выражение для оценки стоимости s ¯ среднего риска:

где: s₁₀ - стоимость ложной тревоги, то есть стоимость проведения маневра;

Р(А₀) - вероятность отсутствия столкновения;

F - условная вероятность ложной тревоги;

l 0 = s 01 P ( A 1 ) s 10 P ( A 0 ) - весовой множитель;

s₀₁ - стоимость пропуска столкновения, то есть стоимость ущерба;

Р(А₁) - вероятность столкновения;

D ¯ - условная вероятность пропуска столкновения,

по которому выбирают в качестве оптимальной тот вариант предупреждения об опасных ситуациях, у которого наименьшая вероятность ложной тревоги среди сравниваемых вариантов с учетом того, что условная вероятность пропуска столкновения у остальных вариантов не больше, чем у оптимального, при этом учитывают, что минимум стоимости s ¯ среднего риска достигают устремлением к максимуму выражения F ¯ − l 0 D ¯ = max , в связи с чем заменяют последнее на интеграл:

где: F ¯ - условная вероятность отсутствия столкновения;

l 0 = s 01 P ( A 1 ) s 10 P ( A 0 ) - весовой множитель;

D ¯ - условная вероятность пропуска столкновения;

p_KA(y) - плотность вероятности положения космического аппарата в пространстве;

l ( y ) = p K O ( y ) p K A ( y ) - отношение правдоподобия, характеризует, какую из гипотез о выполнении указанных взаимоисключающих условий следует считать более правдоподобной;

p_KO(y) - плотность вероятности положения опасных космических объектов в пространстве,

получают наибольшее значение подынтегрального выражения за счет выбора решающей функции А*(y), которая может принимать только два значения: 0 или 1, так, что подынтегральное выражение либо обращается в ноль, либо умножается на единицу, для чего полагают:

-A*(y)=1, если подынтегральное выражение при этом положительно;

-A*(y)=0 в противном случае,

и принимают решение на основе критерия A * ( y ) = { 1, е с л и   l ( y ) > l 0 0, е с л и l ( y ) < l 0 ,то есть если отношение правдоподобия превышает пороговую величину l₀, то принимают решение об отсутствии опасной ситуации, если отношение правдоподобия меньше пороговой величины l₀, то принимают решение о наличии опасной ситуации; на средствах сегмента мониторинга опасных ситуаций в области геостационарных, высокоэллиптических и средневысоких орбит с помощью соответствующих программных процессов и процедур собирают, обрабатывают, анализируют, систематизируют, каталогизируют и хранят мониторинговую информацию о космических объектах в области ответственности сегмента, получаемую от космических и наземных средств наблюдения, осуществляют ведение базы данных о космических объектах и опасных событиях в области ответственности сегмента, регулярно обновляют и передают в главный информационно-аналитический центр информацию об уточненных параметрах орбит космических объектов, прогнозируют и передают в главный информационно-аналитический центр данные об опасных сближениях сопровождаемых космических аппаратов, а также с конкретными потенциально опасными космическими объектами, формируют и передают в главный информационно-аналитический центр информацию о выявленных фактах разрушений космических объектов в области ответственности сегмента; на средствах сегмента мониторинга опасных ситуаций в низкоорбитальной области околоземного космического пространства с помощью соответствующих программных процедур осуществляют ведение каталога космических объектов в указанной области по информации от Центра контроля космического пространства, регулярно обновляют и передают в главный информационно-аналитический центр информацию об уточненных параметрах орбит для конкретных космических объектов в низкоорбитальной области, прогнозируют и передают в главный информационно-аналитический центр данные об опасных сближениях сопровождаемых космических аппаратов с потенциально опасными космическими объектами, сопровождают сходы с орбит космических объектов риска, последних ступеней ракет-носителей, в том числе разгонных блоков, космические аппараты «Союз» и «Прогресс» и других объектов, формируют и передают в главный информационно-аналитический центр с заданной периодичностью сообщения о временах прекращения существования падающих космических объектов риска, формируют и передают в главный информационно-аналитический центр информацию о выявленных фактах разрушений космических объектов в области низких орбит околоземного космического пространства; на средствах сегмента по расчету параметров солнечной и геомагнитной активности с помощью соответствующих программных процессов и процедур подготавливают и выдают в главный информационно-аналитический центр результаты краткосрочного и среднесрочного прогнозирования индексов солнечной и геомагнитной активности; что на средствах сегмента анализа некоординатной информации о космических объектах с помощью соответствующих программных процессов и процедур принимают, анализируют и обрабатывают некоординатную информацию от средств мониторинга околоземного космического пространства, осуществляют ведение базы данных некоординатной информации по сопровождаемым космическими аппаратами, контролируют состояния сопровождаемых космических аппаратов в нештатных и аварийных ситуациях, передают в главный информационно-аналитический центр результаты контроля состояния сопровождаемых космических аппаратов; на средствах сегмента мониторинга астероидно-кометной опасности с помощью соответствующих программных процессов и процедур собирают, обрабатывают, анализируют, систематизируют, каталогизируют и хранят информацию о потенциально опасных астероидах и кометах, получаемую и пополняемую из баз данных, например, Центра малых планет, основных обсерваторий мира, Российской и Международной виртуальных обсерваторий, осуществляют ведение баз данных об опасных астероидно-кометных телах и опасных событиях в зоне ответственности сегмента, регулярно обновляют и передают в главный информационно-аналитический центр информацию об уточненных параметрах орбит этих объектов, прогнозируют и передают в главный информационно-аналитический центр данные об опасных сближениях объектов астероидно-кометной опасности с сопровождаемыми космическими аппаратами и с Землей; при реализации способа средствами автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве и на Земле ее аппаратно-программные, информационные и лингвистические средства в таких выделенных функционально-структурных элементах конфигурации системы, как главный информационно-аналитический центр, сегмент мониторинга опасных ситуаций в области геостационарных, высокоэллиптических и средневысоких орбит, сегмент мониторинга опасных ситуаций в низкоорбитальной области околоземного космического пространства, сегмент по расчету параметров солнечной и геомагнитной активности, сегмент анализа некоординатной информации о космических объектах и сегмент мониторинга астероидно-кометной опасности, объединяют в рамках каждого структурного элемента в локальную вычислительную сеть, при этом в главном информационно-аналитическом центре и во всех сегментах системы устанавливают вычислительные комплексы, серверы баз данных, автоматизированные рабочие места на базе компьютеров, а также разворачивают подсистемы, например, коммуникационную, решения целевых задач, формирования, отображения и передачи выходной информации, сбора и хранения информации, причем локальные вычислительные сети объединяют средствами инфокоммуникаций в территориально-распределенную сеть; при этом в состав средств главного информационно-аналитического центра и выделенных сегментов включают аппаратно-программные, информационные и лингвистические средства, а также необходимые программные комплексы, программные процессы и процедуры, обеспечивающие выполнение операций приема, хранения, передачи, обработки, анализа, прогнозирования опасных ситуаций, в том числе реализацию алгоритма вычисления средних значений точности определения положений космических объектов риска за определенное время до столкновений с ними на основе критерия минимума среднего риска, при этом локальную сеть сегмента мониторинга астероидно-кометной опасности связывают по Интернету с базами данных, например, Центра малых планет при Международном астрономическом союзе (Кембридж, Массачусетс), основных обсерваторий мира, с Российской и Международной виртуальными обсерваториями; в состав подсистемы сбора и хранения информации включают основные информационные средства, именуемые базами данных - БД, необходимые для обеспечения полноты и постоянного мониторинга и функционирования системы и ее структурных элементов в соответствии с выполняемыми ими задачами, например:

- БД по запускам космических аппаратов;

- БД (архив данных) по космическим аппаратам и другим наблюдаемым космическим объектам техногенного происхождения с основными их характеристиками;

- БД (реестр) функционирующих космических аппаратов и орбитальных группировок;

- БД по событиям, произошедшим в околоземном космосе в результате космической деятельности (взрывы, опасные сближения, плановые маневры и стыковки и их результаты, сходы с орбиты и т.п.);

- БД (каталог) космических объектов риска, находящимися на этапе завершения орбитального полета;

- БД (каталог) по опасным космическим объектам, сближающимся с МКС и другими сопровождаемыми космическими аппаратами;

- БД по техногенному засорению околоземного космического пространства и мероприятиям, противодействующим накоплению космического мусора;

- БД по траекторным измерениям и орбитальным данным космических аппаратов и космическим объектам, поступающим от разных источников информации;

- БД с результатами определения орбит космических объектов по измерительным данным,

- БД с результатами прогнозов времени и места падения космических объектов, сходящих (сошедших) с орбиты;

- БД с результатами прогнозов опасных сближений неуправляемых космических объектов с сопровождаемыми космическими аппаратами;

- БД по гелиогеофизическим параметрам атмосферы;

- БД с параметрами используемых геодинамических моделей, астрономических, геодезических и других констант и данных, используемых при решении баллистико-навигационных задач полета космических объектов;

- БД по моделям ненаблюдаемой фракции космического мусора;

- БД нормативно-правовой документации по вопросам ограничения объемов космического мусора;

- БД (пополняемый каталог) объектов естественного происхождения (астероидов, комет и других объектов), орбиты которых опасно пересекают орбиту Земли и орбиты сопровождаемых космических аппаратов; главный информационно-аналитический центр и выделенные сегменты оснащают совместимыми версиями операционных систем и аппаратно-программными платформами, как правило, одного разработчика (производителя), на которых строят и объединяют в сеть информационно-вычислительные комплексы, серверы обработки целевой информации, серверы баз данных для работы с соответствующими базами данных и автоматизированные рабочие места.

Заявленные способ предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве и на Земле и автоматизированная система для его осуществления поясняется фигурой 1. На фигуре 1 представлены структурно-функциональные элементы автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве и на Земле, причем на фигуре 1 и в тексте приняты следующие обозначения:

1 - главный информационно-аналитический центр (ГИАЦ);

2 - сегмент мониторинга опасных ситуаций в области геостационарных, высокоэллиптических и средневысоких орбит;

3 - сегмент мониторинга опасных ситуаций в низкоорбитальной области околоземного космического пространства;

4 - сегмент по расчету параметров солнечной и геомагнитной активности;

5 - сегмент анализа некоординатной информации о космических объектах;

6 - сегмент мониторинга астероидно-кометной опасности;

7 - программные комплексы, процессы и процедуры;

8 - база данных;

9 - Интернет;

10 - базы данных Центра малых планет, основных обсерваторий мира, Российской и Международной виртуальных обсерваторий и другие.

Функционирование автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве и на Земле (АСПОС ОКП) рассмотрим на примере обобщенного анализа ее использования при решении задач предупреждения об опасных ситуациях. Основными возлагаемыми на автоматизированную систему функциями являются своевременное выявление опасных сближений и фактов возникновения и прогноза развития опасных ситуаций в ОКП и на Земле с последующим оперативными информированием оперативного дежурного информатора службы организации оперативных работ, Центров управления полетами (операторов) космических систем (комплексов), главной оперативной группы управления МКС, в том числе, руководства ФГУП ЦНИИмаш, Центрального информационного пункта Роскосмоса и др.

Основные задачи, решаемые на средствах АСПОС ОКП, являются следующие.

1. Сбор (из разных доступных источников 8, 10), обработка и каталогизация информации о космических объектах техногенного и естественного происхождения, в том числе, и информации, касающейся обстоятельств запуска КА.

2. Выявление и постоянный контроль за полетом КА и КО, представляющих потенциальную опасность для МКС, пилотируемых и других функционирующих КА, выработка рекомендаций по принятию мер, исключающих или снижающих степень возникновения критических ситуаций.

3. Выявление снижающихся КА и КО и прогнозирование времени их баллистического существования на орбите. Определение особо опасных из снижающихся объектов и тщательное сопровождение их с использованием всех возможных отечественных и зарубежных средств слежения с целью получения наиболее точного расчета возможных районов падения несгоревших в атмосфере фрагментов КА и КО.

4. Сбор, обработка, анализ и предоставление информации о состоянии контролируемых космических аппаратов на определенных этапах их полета и при возникновении некоторых нештатных ситуаций.

5. Анализ и оценка состояния в ОКП и на Земле с целью выявления и прогноза опасных и чрезвычайных ситуаций.

6. Оперативное формирование и доведение информации о фактах возникновения опасных и чрезвычайных ситуаций в ОКП до руко