ЗЫМЫРАН ТАСЫҒЫШТЫҢ БӨЛІНЕТІН САТЫЛАРЫНЫҢ ҚҰЛАУ АЙМАҚТАРЫН БОЛЖАУДЫҢ GIS-БАҒДАРЛАНҒАН ӘДІСТЕМЕСІН ӘЗІРЛЕУ
DOI:
https://doi.org/10.56132/2791-3368-2026-2-66-86-112Кілт сөздер:
зымыран тасығыш, бөлінетін саты, құлау аймақтарын болжау, GIS, стохастикалық модельдеу, тәуекелді кеңістіктік бағалау, Монте-Карло әдісі, AI/MLАңдатпа
Мақалада зымыран тасығыштың бөлінетін сатыларының құлау аймақтарын болжаудың траекторияны детерминирленген модельдеу, белгісіздікті стохастикалық талдау және тәуекелді кеңістіктік бағалау интеграциясына негізделген GIS-бағдарланған әдістемесі қарастырылады. Ұсынылған тәсіл сатылардың ұшу-техникалық параметрлерін, метеорологиялық деректерді және геокеңістіктік ақпаратты бірыңғай есептеу сызбасы аясында біріктіреді, бұл номиналды траекторияны есептеуді, құлау ықтимал аймағын қалыптастыруды және тәуекелдің цифрлық карталарын құруды қамтамасыз етеді. Әдісті тексеру үшін сатылар массасы, жел жылдамдығы және бөліну бұрышы бойынша ерекшеленетін үш сценарий қарастырылды. Классикалық баллистикалық модель, Монте-Карло стохастикалық моделі және жасанды интеллект пен машиналық оқыту элементтері бар модель салыстырылды. Заманауи әдістерді қолдану болжамның орташа қатесін 60 м-ге дейін азайтуға, стандартты ауытқуды 25 м-ге дейін төмендетуге және қауіпсіз аймақтан тыс шығу үлесін 1%-ға дейін қысқартуға мүмкіндік беретіні көрсетілді. Кеңістіктік тәуекел талдауы халық тығыздығы жоғары және маңызды инфрақұрылымы бар аумақтар ең осал екенін көрсетті. Алынған нәтижелер траекториялық модельдеуді, белгісіздікті талдауды және GIS-құралдарын біріктіру болжау дәлдігін және ғарыштық ұшырылымдардың қауіпсіздігін қамтамасыз ету кезінде шешім қабылдауды қолдау жүйесінің практикалық маңызын арттыратынын дәлелдейді.
##plugins.themes.default.displayStats.downloads##
Әдебиеттер тізімі
1. Juho Lee, Jae-Hung Han. (2025). Separation and Release Devices for Aeronautical and Astronautical Systems: A Review. International Journal of Aeronautical and Space Sciences. Vol. 26, pp. 131–161.
2. Y. Xu, Z. Xie, F. Wang. (2021). Trajectory Analysis and Impact Prediction for Rocket Boosters. Journal of Guidance, Control, and Dynamics. Vol. 44, No. 7, pp. 1278–1287.
3. F. Gan, C. Wu, J. Wang Yu. (2022). Liquid Launch Vehicle Safety Assessment Model Based on Semi-Quantitative Risk Analysis. Mathematics. Vol. 10, No. 24, 4772.
4. J. Acquatella, R. Reiner. (2014). Stage Separation Dynamics Modeling for End-to-End Launch Vehicle Trajectory Simulations. Proceedings of the 10th International Modelica Conference, pp. 693–701.
5. J. Roshanian, M. Talebi. (2008). Monte Carlo simulation of stage separation dynamics of a multistage launch vehicle. Applied Mathematics and Mechanics (English Edition). Vol. 29, no. 11, pp. 1411–1426,. doi: 10.1007/s10483-008-1103-z/
6. B.SR. G. Keanini, N. Srivastava, P. T. Tkacik. (2011). Stochastic Rocket Dynamics under Random Nozzle Side Loads. Ann. Phys. (Berlin) 523, No. 6, pp. 459 – 487.
7. D. Luchinsky, V. Hafiychuk. I. Kulikov, V. Smelyanskiy, A. Patterson-Hine, J. Hanson, A. Hill. (2010). Stage Separation Failure: Model-Based Diagnostics and Prognostics. Annual Conference of the Prognostics and Health Management Society, pp. 1–12.
8. S. Wang, Y. Li, T. Ma.( 2022). GIS-Based Risk Assessment for Rocket Debris Impact Zones.
Sensors. Vol. 22, No. 3,820.
9. Z. Zhou, Q. Wang, H. Xu. (2023). Dynamic Modeling and Simulation of Multistage Rocket Separation. Aerospace Science and Technology, , Vol. 136, 107556
10. R. Wang, J. Zhou. (2021). Integrated GIS Modeling of Rocket Debris Dispersion. Remote Sensing, , Vol. 13, No. 8, Article 1555.
11. G. D. Katona, A. Kis. (2019). Adaptive Control and Trajectory Optimization for Multistage Rockets. IFAC PapersOnLine, , Vol. 52, No. 12, pp. 375–380.
12. T. Ishikawa, Y. Suzuki. (2020). Safety Analysis of Falling Rocket Debris using GIS and Monte Carlo Methods. Safety Science, , Vol. 130, Article 104880.
13. P. Zhang, X. Liu. (2022). Simulation of Separation Process and Falling Area Prediction for Rocket Boosters. Aerospace Systems. Vol. 5, No. 2, pp. 97–106.
14. R. Wang, J. Zhou. (2021). Integrated GIS Modeling of Rocket Debris Dispersion. Remote Sensing, , Vol. 13, No. 8, Article 1555.
15. Z. Wang, H. Xu. (2021). GIS-Based Dynamic Risk Modeling for Rocket Stage Debris Impact. Geospatial Health. Vol. 16, No. 2, pp. 119–128.
16. Negri E., Fumagalli L., Macchi M. (2017). A Review of the Roles of Digital Twin in CPS-based Production Systems. Procedia Manufacturing, 11, pp. 939–948.
17. A. Graser. (2016). Learning QGIS. Third Edition: Explore and create interactive maps using the leading open-source GIS. Packt Publishing, pp. 210.
18. Byers M., Wright E., Boley A. et al. (2022). Unnecessary Risks Created by Uncontrolled Rocket Reentries. Nature Astronomy, 6, 1093–1097.
19. J. Lee, H. Kim, E.J. Choi, J. Choi, J. Yu., J. Jo, J. Ahn. (2024). Review of Space Debris Modeling Methods and Development of Korean Space Debris Model. Journal of Astronautical Space Sciences, 41 (4), pp. 209–230.
20. A. Rao, G. Rondina. (2022). Open Access to Orbit and Runaway Space Debris Growth. Pp.84
https://doi.org/10.48550/arXiv.2202.07442.
21. Slíz Balogh J., Horváth D., Szabó R., Horváth G. (2020) . Dynamics of Spherical Space Debris of Different Sizes Falling to Earth. Astrophysics. Pp.1-16
22. Xu Y., Liu X., He R., Zhu Y., Zuo Y., He L. (2023). Active Debris Removal Mission Planning Method Based on Machine Learning. Mathematics, 11 (6):1419.
23. B. N. Pamadi, T. A. Neirynck, N. J. Hotchko, W. I. Scallion, K. J. Murphy, P. F. Covell. Simulation and Analyses of Stage Separation of Two-Stage Reusable Launch Vehicles. Journal of Spacecraft and Rockets, 2007, Vol. 44, No. 1, pp. 66–80. DOI: 10.2514/1.17896.
24. P. V. Tartabini, C. M. Roithmayr, M. D. Toniolo, B. N. Pamadi. (2011). Modeling Multibody Stage Separation Dynamics Using Constraint Force Equation Methodology. Journal of Spacecraft and Rockets. Vol. 48, No. 4, pp. 573–583. DOI: 10.2514/1.51943.
25. B. N. Pamadi, J. Pei, J. T. Pinier, S. D. Holland, G. H. Klopfer, P. F. Covell. (2012). Aerodynamic Analyses and Database Development for Ares I Vehicle First-Stage Separation. Journal of Spacecraft and Rockets, , Vol. 49, No. 5, pp. 864–874. DOI: 10.2514/1.59966.
26. B. N. Pamadi, P. V. Tartabini, M. D. Toniolo, C. M. Roithmayr, C. D. Karlgaard, J. A. Samareh. (2013). Application of Constraint Force Equation Methodology for Launch Vehicle Stage Separation. Journal of Spacecraft and Rockets. Vol. 50, No. 1, pp. 191–205. DOI: 10.2514/1.A32048.
27. J. M. Hanson, B. B. Beard. (2012). Applying Monte Carlo Simulation to Launch Vehicle Design and Requirements Verification. Journal of Spacecraft and Rockets. Vol. 49, No. 1, pp. 136–144. DOI: 10.2514/1.52910.
28. C. Pardini, L. Anselmo. (2018). Assessing the Risk and the Uncertainty Affecting the Uncontrolled Re-entry of Manmade Space Objects. Journal of Space Safety Engineering, , Vol. 5, No. 1, pp. 46–62. DOI: 10.1016/j.jsse.2018.01.003.
29. C. Pardini, L. Anselmo. (2019). Uncontrolled Re-entries of Spacecraft and Rocket Bodies: A Statistical Overview over the Last Decade. Journal of Space Safety Engineering. Vol. 6, No. 1, pp. 30–47. DOI: 10.1016/j.jsse.2019.02.001.
30. W. H. Ailor. (2019). Hazards of Reentry Disposal of Satellites from Large Constellations. Journal of Space Safety Engineering. Vol. 6, No. 2, pp. 113–121. DOI: 10.1016/j.jsse.2019.06.005.
31. C. Pardini, L. Anselmo. (2024). On the Need to Assess and Mitigate the Risk from Uncontrolled Re-entries of Artificial Space Objects in View of the Current and Future Developments in Space Activities. Acta Astronautica. Vol. 219, pp. 662–669. DOI: 10.1016/j.actaastro.2024.03.057.
32. E. Wright, A. Boley, M. Byers. (2025). Airspace Closures Due to Reentering Space Objects. Scientific Reports. Vol. 15, Article 2966. DOI: 10.1038/s41598-024-84001-2.
