Космос и экология
В этой работе рассмотрена обширная тема – проблема загрязнения космоса. 300 тысяч обломков мусора, регулярно становящиеся причинами аварий на космических станциях, вредное влияние запуска ракет на озоновый слой – всё это лишь начало большой проблемы, грозящей серьёзными последствиями для человечества, если не грядут перемены.
Необходимо уменьшить скорость загрязнения космоса, тогда и мусора на орбите станет меньше, и вредного влияния на атмосферу будет меньше. Также следует вплотную заняться уборкой околоземного пространства. Давайте начнём сохранять чистоту не только на планете Земля, но и за её пределами!
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
| kosmos_i_ekologiya.zip | 2.47 МБ |
Предварительный просмотр:
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №8 им.А.Демина ст.Чепигинской муниципального образования Брюховецкий район
Муниципальный этап Гагаринских чтений, посвящённых 55- летию запуска в космос первого искусственного спутника Земли.
Ф.И.О. автора: Сальникова Юлия Александровна
Школа : МБОУ СОШ №8 им.А.Демина
Ф.И.О. руководителя : Лепешкина Марина Анатольевна, учитель географии и биологии.
Адрес учебного заведения :Брюховецкий район,ст.Чепигинская,ул.Красная,37
2.Взаимосвязь космоса с живой природой —————————————2 стр.
4.Проблема космического мусора(космический мусор и его вред) ———7стр.
5.Юридическая ответственность за сохранение устойчивого экологического состояния космической среды ——————————————————11стр.
Освоение Космоса остановить невозможно.
Но возможно и даже необходимо осваивать
Космос разумно, по-хозяйски, помня,
что «планета Земля — школа
Человечество занимает всё больше пространства: на Земле всё меньше белых пятен, обживаются даже самые, казалось бы, неподходящие для жизни территории. Естественно, засоряются огромные территории не только суши, загрязняются моря и океаны. Но в XX веке человечество заглянуло в космос, и теперь, по своей привычке, устроили свалку и там.
Космос всегда ассоциируется с безграничным пространством, по сути, так оно и есть. Но человек пока загрязняет только околоземное пространство, и именно там мусора уже предостаточно.
Тем временем, тема загрязнения космоса становится всё острее, ведь с каждым годом запускается всё больше орбитальных (и предназначенных для более далёких от Земли полётов) аппаратов. И это влияет не только на количество хлама, болтающегося около планеты и регулярно падающего на неё саму, но на увеличение вредного воздействия запуска ракет на атмосферу Земли, ведь сжигая топливо, они, например, отрицательно влияют на озоновый слой.
В этой работе мною рассмотрены: проблема увеличения космического мусора, вредное влияние запусков ракет, способы очистки орбитального пространства.
Взаимосвязь космоса с живой природой
Космос — это синоним астрономического определения Вселенной. Выделяют так называемый ближний космос, исследуемый с помощью космических аппаратов и межпланетных станций, и дальний космос — мир звезд и галактик. Живая природа — это окружающая среда, которая включает в себя, помимо поверхности Земли и ее недр, часть Солнечной системы, попадаемой в сферу деятельности человека. Благодаря взаимосвязи всего существующего космос оказывает активное влияние на самые различные процессы жизни на Земле. В.И. Вернадский, говоря о факторах, влияющих на развитие биосферы, указывал среди прочих и космическое влияние. Так, он подчеркивал, что без космических светил, в частности без Солнца, жизнь на Земле не могла бы существовать. Живые организмы трансформируют космическое излучение в земную энергию (тепловую, электрическую, химическую, механическую) в масштабах, определяющих существование биосферы. Влияние космоса на происходящие на Земле процессы люди подметили еще в древности. Однако многие века связь космоса с Землей осмысливалась чаще на уровне научных гипотез и догадок или вообще вне рамок науки. Во многом это было обусловлено ограниченными возможностями человека, научной базы и имевшегося инструментария. В XX столетии знания о влиянии космоса на Землю существенно пополнились. И в этом есть заслуга и российских ученых — А.Л. Чижевского, К.Э. Циолковскoгo , В.И. Вернадского и др.
С космосом у нас привычно ассоциируется понятие “безбрежный”, однако в известном смысле теснота в космосе уже действительно начинает ощущаться, и здесь вновь невольно напрашивается аналогия с земными экологическими проблемами. Подобно тому, как при малом количестве автомобилей несколько десятков лет назад не стоял остро вопрос о загрязнении воздуха их выхлопными газами и очень незначительной была опасность столкновений автомобилей друг с другом ,так и относительно малое до настоящего времени число запусков космических аппаратов не вызывает пока серьезных опасений по поводу космических “дорожно-транспортных происшествий. Однако основы рационального решения будущих космических транспортных проблем, включая их экологический аспект, должны закладываться уже сейчас.
Космос! Его бездна веками притягивала человека, а пришло время, оторвала от земли и позвала в неведомые дали. За восторг обозреть Землю с высоты трёхсот километров и ощутить малость «голубой планеты», за многое, действительно необходимое для жизни будущих поколений, человечество платит подчас непомерно высокую цену. Стихийное, неуправляемое развитие научно-технической и хозяйственной деятельности общества, особенно активно в последние годы, стало существенно нарушать природные механизмы компенсации и саморегуляции не только на Земле, но и в околоземном космическом пространстве. Сегодня уже возникают и практические проблемы влияния человека на космос. Так, в связи с регулярными космическими полетами есть вероятность непреднамеренного заноса в космос, в частности на другие планеты, живых организмов. Ряд земных бактерий способны подолгу выдерживать самые экстремальные температурные, радиационные и иные условия существования. Температурная амплитуда существования у некоторых видов одноклеточных достигает 600 градусов. Как они себя поведут в иной неземной среде — предсказать невозможно. В настоящее время человек начинает активно использовать космос для решения конкретных технологических задач, будь то выращивание редких кристаллов, сварка и другие работы. И уже давно получили признание космические спутники как средства сбора и передачи разнообразной информации.
Ближний космос и экология.
За «шелком неба», начиная с высоты 50 — 60 км, простирается гигантская плазменная оболочка планеты – ионосфера, в которой расположен озоновый слой Земли. Озоновый слой, защищающий Землю от вредного воздействия коротковолнового солнечного излучения, проблема образования так называемых «озоновых дыр» постоянно упоминается в связи с запусками мощных ракет-носителей, при каждом пуске которой выбрасывались в атмосферу сотни тонн продуктов горения. За счет сжигания топлива разных видов на Земле в атмосферу сейчас ежегодно поступает более 20 млрд. т углекислого газа и свыше 700 млн. т других газообразных соединений и твердых частиц, в том числе около 150 млн. т сернистого газа. Последний , соединяясь с атмосферной влагой, образует серную кислоту, что может приводить к выпадению так называемых кислотных дождей, отрицательно влияющих на растительный и животный мир. Ясно, что в глобальном масштабе выбросы в атмосферу, создаваемые при запуске в течение года даже большего количества мощных ракет, ничтожно малы по сравнению с промышленными выбросами. До настоящего времени продолжаются споры между учеными : какие же факторы в наибольшей степени способствуют разрушению озонового слоя? Учёные уверены, если озон не защитит Землю от губительного влияния ультрафиолета, как это делает будучи в достаточных количествах в воздухе, произойдет опасная вспышка заболеваний рака кожи, уничтожится планктон океанов, возникнет опасная мутация растительного и животного мира. Погубить озон очень просто. Делается это и естественным, природным порядком: при извержении вулканов, задымленности горящих лесных массивов, и зачастую по вине человека. Но куда более опасными для существования озонового слоя являются искусственные «убийцы», активно используемые человеком в процессе жизнедеятельности. К таковым относят фреоны, а так же авиационное и ракетное топливо. Дело в том, что в нижней части атмосферы при огромных температурах озоновый слой атакуется выбросами продуктов горения топлив сверхскоростных самолетов( Конкорд» и «ТУ -144»). Благодаря принятой в Вене в 1985 году Международной конвенции и Монреальскому протоколу от 16 сентября 1987 года эти вещества оказались запрещены к производству и применению. Тогда под протоколом поставили авторитетные подписи США и СССР. Республика Казахстан, знаменитая российским «Байконуром», присоединилась к Монреальскому протоколу лишь 30 сентября 1997 года. «Воздержались» от протеста по разрушению озонового слоя такие влиятельные страны, как Индия и Китай.
Масштабы угрозы колоссальны. По данным института медико-экологических проблем Севера РАН, при выводе на орбиту ракетоносителем челнока типа «ШАТЛЛ» в атмосферу выбрасывается 187 тонн соединений хлора, 180 тонн оксидов алюминия, 7 тонн оксидов хлора. Можно представить последствия такого вывода, если всего одна молекула соединения хлора в состоянии разрушить сто тысяч молекул озона. Только один запуск челнока «Шатлл» обходится землянам потерей 0,3% общего содержания озонового слоя. И всё же прогресс налицо. Хотя бы потому, что милитаризация космоса заметно притормозилась, что следует признать огромным достижением человечества. Ещё совсем недавно вывод каждой тонны военного груза на орбиту обходился в исчезновении восьми миллионов тонн озона. То же происходило при запрещённых термоядерных испытаниях, когда на десятки километров в атмосферу поднимались раскалённые продукты атомных взрывов. Специалисты подсчитали, если сегодня прекратить уничтожение озонового слоя по вине человека, то образовавшаяся в космосе «мусорная свалка» продолжала бы уничтожать озоновый слой ещё в течение 30 лет. Переступив порог нового тысячелетия, человечество ещё не подошло к критически минимальному содержанию озона в атмосфере. И возможно, не в последнюю очередь благодаря своевременно принятым мерам.
Учёные из Токио, работающие в Национальном институте экологии провели интересное исследование. С помощью мощного компьютера они смоделировали ситуацию образования и развития «озоновых дыр» при условии выполнения странами Монреальского протокола 1987 года. В суперкомпьютер ввели необходимые данные за определённый период по содержанию в воздухе фреона, концентрации углекислого газа, активности Солнца, изменения температуры морской воды и других параметров. И…получили размер озоновой дыры, реально наблюдаемый на конец 90-х годов. Выходит, достоверный прогноз возможен? «Межправительственный комитет по изменению климата», работающий под эгидой ООН, в результате проведённого исследования пришёл к выводу, что стабильное восстановление озонового слоя над Антарктикой начнётся с 2020 года и к 2050 году «озоновая дыра» захлопнется. Но это при условии, что человек, соблюдая конвенцию, за указанный период не навредит озоновому слою. Россия и Казахстан подписали соглашение, по которому она ещё долгие годы будет посылать ракеты с «Байконура» в космос, но ракеты будут иного, «экологического характера».
А могут ли запуски больших ракет влиять на погоду, ведь и в приземном слое атмосфера взаимодействует с продуктами сгорания и вслед за запусками отмечается смена погоды? Однозначного ответа пока нет, но предполагается, что запуски крупных ракет стимулируют рост циклической активности: атмосферное давление в приземном слое падает, усиливаются осадки, возникают сильные ветры. В результате предпринятых международных усилий за последние десять лет «озоновая дыра» над Арктикой и Антарктикой не увеличила размеры. И это большое достижение, позволившее существенно сократить заболеваемость раком кожи и образование катаракты…
Космический мусор и его вред.
Прав был Юрий Гагарин: освоение Космоса остановить невозможно. Но возможно и даже необходимо осваивать Космос разумно, по-хозяйски, помня, что «планета Земля — школа выживания человечества». Если раны, нанесенные атмосфере и ионосфере, рано или поздно, так или иначе, залечиваются, то загрязнение околоземного пространства обломками космических аппаратов может перерасти в серьезную проблему.
Тревожные новости последнего времени, связанные с космической деятельностью, напоминают «снежный ком», готовый в скором времени обратиться в лавину и натворить немало бед. Вот только некоторые «звоночки». В 2006 году неожиданно прекратил работу новый спутник связи «Экспресс — АМ 11», что сказалось на качестве работы телевизионной и интернетовской связи. Комиссия экспертов пришла к заключению, что «авария вызвана внешним воздействием какого-то постороннего предмета» . 1 января 2007 года , Китай испытал «противоспутниковую ракету», которой успешно уничтожил свой же метеорологический спутник, при этом изрядно намусорив на орбите. 19 февраля 2007 года на орбите взорвалась верхняя ступень российской ракеты-носителя, в результате чего образовалось более тысячи осколков.
Известно, чисто не там, где убирают, а там, где не мусорят. Интенсивное освоение космоса, запуск на высокие орбиты, в тысячу и более километров, огромного числа не возвращаемых на Землю аппаратов, создаёт проблему, над которой «ломают голову» лучшие представители технической мысли. Человек мусорит везде, куда у него есть доступ. Однако, одно дело мусорить на Земле и совсем другое мусорить в космосе. Большое количество мусора в космосе может запросто положить конец космическим полетам. Космический мусор имеет ряд особенностей, которые делаю его очень опасным для современных космических аппаратов. Технологий защиты от космического мусора не существует, а также не существует технологий сбора и уничтожения космического мусора. Чем так опасен космический мусор? Приведём простой пример. Метеорит, размером менее миллиметра насквозь пробивает любой космический аппарат, оставляя в нем две дырки, входную и выходную. В случае необитаемого космического аппарата, может быть повреждена любая аппаратура. А если такой метеорит попадает в корпус обитаемого космического аппарата, то давление воздуха быстро падает, человеку надо надеть скафандр, закрыть дырки, использовать запас воздуха для повторного заполнения космического аппарата. А если размер метеорита хотя бы в несколько миллиметров, то воздух так быстро будет выходить, что экипаж запросто может потерять сознание и погибнуть от разгерметизации. Каждое столкновение в космосе и на земной орбите порождает еще большее количество мелкого космического мусора, который имеет значительную скорость и пробивное действие. Со временем, когда количество космического мусора достигнет определенного критического значения, столкновения будут случаться постоянно, и количество мелких мусорных частиц будет нарастать лавинообразно. Остановить этот процесс будет крайне сложно потому, что уже ни один космический аппарат не сможет находиться на орбите. От космического мусора уже несколько раз уворачивалась международная космическая станция. Количество крупных мусорных частиц, размеры которых превышают десять сантиметров в доступной человеку зоне, уже превышает двадцать две тысячи. Среди них есть отвертки, кронштейны, инструменты, болты, гайки, ступени ракет, обломки спутников, а также мусор, который образовался в результате столкновений. Число мелких мусорных частиц превышает нескольких миллионов.
вот так будет выглядеть Земля, окруженная большим количеством космического мусора
В конце двадцатого века, две великие космические державы США и СССР расстреляли ракетами около двадцати двух космических аппаратов для испытания космического оружия. Образовалось много как крупных, так и мелких обломков. Когда-то в НАСА работал главный «мусорщик», который анализировал опасность космического мусора. Сейчас он давно уже пенсионер, зовут его Дональд Кесслер. Именно он высказал гипотезу, что когда будет накоплено критическое количество космического мусора, соударения его частиц будут постоянны, количество мусорных частиц будет увеличиваться лавинообразно. В результате этого, космическое пространство вокруг Земли будет настолько засорено, что ни один космический аппарат не сможет подняться на орбиту. Теперь немного об истории космического мусора. Во времена первых полетов в космос, любой мусор, который был на борту, различные ненужные или вышедшие из строя приспособления и многое другое, просто сбрасывалось в космос. Во времена советской космической станции «Мир», мусор упаковывался в контейнеры, загружался в грузовой корабль «Прогресс» и, таким образом, доставлялся в плотные слои атмосферы, где просто сгорал. В 2009 году по некоторым оценкам вокруг Земли вращалось от 70 до 150 тысяч объектов размерами до десятков сантиметров и весом от 3 до 5,5 тысяч тонн. Только в ближнем космосе насчитывается 9 тысяч искусственных объектов. Причём наиболее опасными считаются объекты разрушающиеся неожиданно. Благо, когда космический мусор вращается на низкой (до 400 км) орбите от поверхности Земли. В этом случае есть шанс самоочищения «свалки»: нижняя её часть тормозит о край воздушного «океана», теряет скорость, притягивается Землёй и сгорает в атмосфере. А если орбиты геостационарные, находящиеся за тысячу и более километров, где воздуха нет и в помине? Там «мусор» способен вращаться бесконечно долго…Проблема в том, что из 10 тысяч космических объектов функционируют лишь 6% и каждый год «мусорная свалка» увеличивается на 4%. Печальная статистика…
В 2010 году в Праге состоялся Астронавтический конгресс, где работал и Международный комитет по космическому мусору. И вот последние данные. Сейчас на орбитах вокруг Земли «кружат» 15550 объектов искусственного происхождения, и более других государств мусорную свалку пополняет Китай. Космический мусор размещается в пространстве не однородно, а слоями. Первый пояс «дальнего» мусора находится на высоте 850-1000 км и состоит из отработавших ресурс метеорологических и научных спутников, зондов. Второй пояс поднимается на высоту около 30 тыс. км, в район геостационарных орбит, где находится около 800 обломков, с ежегодным пополнением на 20-30 новых.
Но «мусор» космоса опасен не только на орбите, он опасен и на Земле. В 1964 году произошёл неудачный запуск навигационного спутника США с ядерными материалами на борту, которые рассеялись над акваторией Тихого океана. Проблема России — запуски ракет с Байконура, траектории полёта которых проходят над Алтайским краем, который сегодня усеян обломками первых ступеней ракет с остатками высокотоксичного топлива. Край, который мог бы стать для России доходной «меккой» международного туризма, превратился в место, опасное для проживания населения…В1978 году на север Канады упал советский спутник «Космос-594». И хорошо, что упал в район тайги. А годом позже на Австралию рухнули обломки американской космической станции Skylab. И тут повезло: обломки упали в пустынные районы. Всем памятна история «затопления» советской орбитальной станции «Мир». Тогда мировая общественность нервно обсуждала тему падения многотонной махины, которая нашла приют в Тихом океане. На орбите взорвалась ступень ракеты, после чего образовалось 300 крупных и гораздо большее число мелких обломков. А ведь каждый из обломков несётся в космосе со скоростью в несколько километров в секунду. Представляете, что произойдёт, если действующий спутник или станция столкнутся на орбите с подобным «монстром»? И это вполне реально! Как реальным оказалось в июне 1996 года столкновение на высоте в 660 км при скорости в 15 км/сек французского спутника с фрагментом 3 ступени французской же ракеты «Ариан». Понятно, что предъявлять претензии кому-либо французам не приходится. Сами виноваты. А если бы «фрагмент» оказался американским или российским? Или китайским? Кто и в какой мере держал бы ответ за причиненный материальный и моральный ущерб?
Юридическая ответственность за сохранение устойчивого экологического состояния космической среды.
Вот мы и подошли к болезненной составляющей международной «метлы» по очистки космического «мусора», к правовой и юридической её части, той, что обуславливает ответственность. И наказание. Закон РФ «О космической деятельности» принят 6 октября 1999 года и согласно 30 статьи закона, ответственность на себя принимает сторона, которой принадлежит «мусор», мешающий «проезду по космической дороге». Удивительно, но о проблеме космического «мусора» впервые заговорили 25 лет назад, а «в колокола начали бить» лишь в последние годы, когда ситуация обострилась до предела. Председатель комиссии по проблемам космического мусора РАН, зам. директора Института прикладной математики им. М.В.Келдыша Эфраим Аким замечает, что опасны не столько крупные обломки, движение которых легче прогнозировать, сколько мелкие, несущиеся со скоростью 8-10 км/сек, столкновения с которыми может не выдержать ни спутник, ни станция. И отмечает многочисленные случаи «неприятных инцидентов с пассажирскими космическими кораблями и орбитальными станциями». И это ещё одна из причин считать профессию космонавта по-настоящему героической.
История освоения космического пространства, работы на орбитах, полна «экстрима» и драматизма. И тот, кто примеряет костюм космонавта, должен быть готов ко всему.
В марте 2001 года выходящий из МКС в открытый космос американский астронавт Джеймс Восс теряет подставку для закрепления ног на корпусе станции, размером 15 на 30 см и весом 7 кг. Она уплывает в космос, отчего станции приходится делать незапланированный манёвр. Лишь в последние «гласные» годы общественность узнала о нештатных ситуациях, которые пришлось пережить на орбитах «героям космоса», в том числе Ю.А.Гагарину и А.А.Леонову. Не меньше адреналина выбрасывается в кровь космонавтов и сегодня. Представьте, вы работаете на МКС и вдруг слышите, как «кто-то» постукивает снаружи по борту станции…Уж не НЛОнавты? Такая ситуация и сложилась на МКС, когда космонавты «пожаловались» в ЦУП на странные постукивания в российский модуль станции. И были «успокоены» тем, что о стенки станции постукивает космический мусор. Сегодня на этот случай МКС защищена специальными экранами. А тем временем службы наземного наблюдения фиксируют зачастившие столкновения на орбитах частиц «мусора», а значит, и дробление, размножение космической «свалки». В 1961 году на орбите «намусорил» взрыв ступени ракеты-носителя спутника США серии «Транзит». Когда в январе 2007 года китайские специалисты послали на орбиту ракету и разнесли «в пух и прах» ставший ненужным собственный спутник, Россия и США решительно осудили «запланированный» Китаем вызов международной общественности. Судя по всему, Китай не собирается считаться с установленными международными нормами по освоению космоса. Кстати, за «китайской стеной» до сих пор не подписали Монреальскую конвенцию по сохранению озонового слоя планеты. Основополагающим документом, имеющим отношение к проблеме сохранения устойчивого экологического состояния космической среды, является Договор по космосу (1967 г.), статьи которого предусматривают следующие положения: 1)осуществление космической деятельности таким образом, чтобы не затруднить и не нарушить права других стран на мирное освоение космоса;
2) государства несут международную ответственность за национальную деятельность в космическом пространстве (в том числе и грозящую негативными экологическими последствиями), независимо от того, осуществляется ли она правительственными или неправительственными юридическими лицами или организациями;
3) участники Договора, осуществляющие или организующие запуск объекта в космос, а также государство, с территории или установок которого производится запуск космического объекта, несут международную ответственность за ущерб, причиненный такими объектами или их частями на Земле, в воздушном или космическом пространстве;
4) государства должны информировать общественность и международное научное сообщество в максимально возможной и практически осуществимой степени о характере, ходе, местах и результатах своей космической деятельности, в том числе сопряженной с загрязнением Земли и космоса.
Очистка орбитального пространства.
Установление ответственности за ущерб, наносимый космическим объектом космической окружающей среде весьма проблематично. Здесь важно учитывать, что ответственность возникает лишь в результате ущерба. Но как решать проблему? И как убирать «мусор» на орбитах, если свалка день ото дня множится в угрожающих размерах? Остановить полёты в космос? Но еще Ю.А.Гагарин говорил: «Полёты в космос остановить нельзя. Это не занятие одного какого-то человека или даже группы людей. Это исторический процесс, к которому закономерно подошло человечество в своём развитии».
Нужно:1) создать международную систему слежения, объединить каталоги объектов, разработать общую систему предупреждения о рисках столкновения;
2)необходимы чёткие Международные правила космического движения;3)нужны чёткие методики захоронения выработавших свой срок космических аппаратов. Особая статья — выработка новых международных стандартов в отношении искусственных спутников Земли. По новым правилам аппарат должен снабжаться резервным топливом, с помощью которого его можно было бы направить в специальный район хранения или к Земле на уничтожение в атмосфере. Кроме того, аппарат должен быть оснащен дополнительной системой управления для увода с рабочей орбиты. Есть идея на высоте на 200-300 км выше геостационарной орбиты оборудовать «кладбище спутников». Необходимо решить и проблему слива остаточного топлива из разгонных блоков ракет. Иного не дано. Мусорить – это просто, но убирать мусор всегда большая проблема. Как на земле, так и в космосе. Россия потратит $2 млрд. на уборку космического мусора. В Японии используют разведывательный спутник для контроля нелегальных выбросов промышленных отходов. Он был запущен в 2006 году Японским агентством космических исследований с целью создания детализированных карт и иных изображений. «Даити» может делать фотографии с достаточным разрешением, чтобы различать даже малые объекты с диаметром в 2,5 метра. Благодаря спутнику, который фиксирует изменения на территории, включая накопление промышленных отходов, правительство может наблюдать за труднодоступными территориями и уже разоблачило несколько компаний, которые нелегально выбрасывали промышленные отходы.
Источник