Анализ последствий повреждения конструкции Российского сегмента МКС, вызванного столкновением с осколком космического мусора

В условиях возрастающего засорения околоземного космоса количественная оценка катастрофичности последствий пробоя МКС осколками космического мусора является необходимым инструментом при разработке мероприятий по парированию аварийной ситуации, связанной с пробоем. Российский сегмент (РС) МКС наиболее уязвим к пробоям из-за наличия в его составе транспортных кораблей, имеющих более слабую экранную защиту по сравнению с модулями станции. В связи с этим возникает задача определения степени катастрофичности пробоя гермооболочки модулей, транспортных кораблей, топливных баков и баллонов РС с учетом возможных видов катастрофических последствий пробоя и распределения риска пробоя по модулям и транспортным кораблям. Для решения задачи разработана методика расчета рисков катастрофического пробоя станции, основанная на разделении основной задачи на два этапа. На первом этапе рассчитывается вероятность пробоя отдельных отсеков, составляющих станцию и имеющих определенный тип экранной защиты, с использованием конечноэлементной геометрической модели станции и модели техногенной среды. Полученные результаты используются на втором этапе расчетов вероятности катастрофического исхода пробоя методом статистических испытаний (метод Монте-Карло). При этом используется модель РС МКС, состоящая из отсеков упрощенной формы (цилиндров и усеченных конусов), что позволяет упростить процедуру получения случайного места пробоя и сократить временные затраты для получения статистически достоверных результатов. На основе представленной в статье методики разработана программа, используемая для расчета вероятности катастрофических последствий пробоя РС МКС. Анализ результатов расчетов показал, что относительная вероятность катастрофического исхода пробоя, сопровождаемого гибелью экипажа и/или потерей станции, составляет 13,3%; вероятность экстренной эвакуации экипажа из-за угрозы гипоксии - 3,716%; вероятность экстренной эвакуации экипажа в корабле с пробитым бытовым отсеком - 21,59%. Предложены мероприятия по дальнейшему снижению риска катастрофических последствий пробоя путем введения системы оперативного определения координат места пробоя в состав бортовых систем, а также использования экипажем кислородных масок при проведении спасательных операций.