Космос как экологический фактор
Экологические проблемы космической деятельности: воздействие ракетно-космической техники на окружающую природную среду
Источник: Наукові читання Дніпровська орбіта — 2007: Збірник доповідей — Дніпропетровськ: НЦАОМ, 2007, с. 88
До начала первых космических полетов все околоземное космическое пространство (ОКП), а тем более „далекий” космос, Вселенная, считались чем-то неведомым. И лишь позже стали признавать, что между Землей — мельчайшей частицей Вселенной и самой Вселенной существуют неразрывная взаимосвязь и единство. Земляне стали считать себя участниками всех процессов, происходящих в космическом пространстве.
Следует заметить, что уже при зарождении основ теоретической космонавтики экологические аспекты играли важную роль, и, прежде всего в работах К.Э. Циолковского. По его мнению, сам выход человека в космос представляет собой освоение совершенно новой экологической „ниши”, отличной от земной.
Ближний космос — газовая оболочка Земли, которая расположена выше приземной атмосферы, и поведение которой определяется прямым воздействием солнечного ультрафиолетового излучения, тогда как на состояние атмосферы влияет главным образом процессы, происходящие на поверхности Земли.
Тесное взаимодействие биосферы Земли с космической средой дает основание утверждать, что происходящие во Вселенной процессы оказывают воздействие на нашу планету. Развивая космическую деятельность, необходимо произвести экологическую ориентацию космонавтики, так как отсутствие последней может привести к необратимым последствиям.
До недавнего времени ученые полагали, что освоение ближнего космоса не оказывает почти никакого влияния на погоду, климат и другие жизненные условия на Земле. Поэтому не удивительно, что освоение космоса происходило, не взирая на вопросы экологии.
Ученых заставило задуматься появление озоновых дыр. Но, как показывают исследования, проблема сохранения озонового слоя составляет лишь малую часть гораздо большей проблемы охраны и рационального использования околоземного космического пространства.
Космос — среда для человека новая, пока еще не обжитая, но уже и здесь возникла извечная проблема засорения среды, на этот раз космической. Нельзя не признать, что сегодня имеет место отрицательное воздействие ракетно-космической техники (РКТ) на окружающую среду (разрушение озонового слоя, засорение атмосферы окислами металлов, углерода, азота, а ближнего космоса — частями отработанных космических аппаратов). Поэтому очень важно вести изучение последствий ее влияния с точки зрения экологии.
В связи с этим задание оценки риска негативного влияния РКТ на окружающую среду, повышение экологической чистоты производства и эксплуатации ракет, а также эффективного использования РКТ для решения существующих экологических проблем являются чрезвычайно актуальными.
Производство, испытание и эксплуатация РКТ имеет свои специфические факторы негативного влияния на окружающую среду. Наиболее весомыми из них являются следующие [1]:
— загрязнение атмосферного воздуха и поверхностных водоемов в процессе изготовления элементов РКТ и продуктами выбросов ракетных двигателей;
— риск возникновения аварийных ситуаций во время изготовления и хранения ракетного топлива (возможны проливы токсичных компонентов ракетного топлива (КРТ), испарение токсичных КРТ, горение КРТ, взрыв КРТ);
— риск возникновения аварийных ситуаций во время наземных испытаний ракетных двигателей;
— локальное загрязнение атмосферы во время запуска ракет-носителей (РН);
— негативное влияние на состояние озонового слоя Земли;
— отчуждение территорий и загрязнение плодородного слоя почвы в зоне падения частей ракет.
— отделение фрагмента конструкции, либо отделяющейся части РН или космического аппарата (КА) = («космический мусор»);
— работа радиоэлектронных средств.
Экологические последствия перечисленных выше факторов воздействий РКТ на ОПС существенно зависят от конкретных условий: естественные физические факторы и природно-географические условия могут усиливать или ослаблять воздействие РКТ.
К факторам ослабления или усиливания воздействий относятся гелиогеофизические, погодно-климатические, физико-географические, пространственно-временные факторы, а также фоновая экологическая обстановка. К гелиогеофизическим факторам относят: солнечную активность, сейсмичность, магнитную активность, сезон, время суток. К погодно-климатическим факторам: осадки, ветер, температуру воздуха. К физико-географическим факторам:
— природную зону, в которой расположен район эксплуатации изделия РКТ (тундра, тайга, широколиственный или смешанный лес, лесостепь, степь, полупустыня, пустыня, океан, и т.д.);
— тип почвы в зоне расположения района эксплуатации изделия РКТ (глинистая, суглинистая, песчаная, чернозем);
— кислотность почвы, ее бонитет,
— геоморфологическая характеристика местности (выпуклая плоскость или вогнутая вершина, пологий, покатый или крутой склон, лощина, котловина);
— гидрологические характеристики местности (наличие рек, олиготрофных водоемов, глубина залегания водоносных горизонтов).
Фоновая экологическая обстановка в районах эксплуатации изделий РКТ определяется факторами вредных воздействий на ОПС, не обусловленных космической деятельностью.
Факторы воздействия РКТ на ОПС необходимо рассматривать в интервале времени от момента вывода РН на старт до прекращения активного существования КА (посадки КА).
Эксплуатация ракетно-космической техники оказывает значительное антропогенное влияние на приземную атмосферу. Известно, что по относительной силе воздействия на верхнюю атмосферу запуск космической ракеты подобен взрыву атомной бомбы в приземной атмосфере.
Наибольшее влияние оказывается на космодромах во время запуска больших ракет и в начале полета больших ракет носителей, имеющих на борту сотни тонн топлива, которые сопровождаются взрывами, пожарами и мощными токсичными выбросами. Продукты сгорания — такие, как оксид алюминия и хлористый водород могут привести к негативным локальным последствиям. Эти выбросы могут вызывать выпадение кислотных дождей, повышение содержания в воздухе взвешенных веществ, изменение погодных условий на прилежащих территориях.
Влияние запусков ракет на тропосферу с последующим изменением метеорологических условий изучено недостаточно и сейчас специалисты изучают эти вопросы. Это влияние проявляется на локальных территориях, прилегающих к космодромам. Из-за изменения климата и расширения космической деятельности необходимо серьезно подходить к рассмотрению этого вопроса. Для получения полной объективной информации следует проводить систематические исследования комплекса проблем, связанных с влиянием космической деятельности на метеорологические условия.
Следующая проблема связана с использованием ядерных реакторов. Основным способом обеспечения радиационной безопасности является консервация ядерных энергетических установок на довольно высоких орбитах, где время существования таких объектов намного больше времени распада частиц деления остановленного ядерного реактора. К таким орбитам можно отнести все круговые орбиты, расположенные выше 700 км. Главная экологическая угроза связана с возможностью падения фрагментов разрушенных ядерных энергетических установок и осаждением радиоактивных веществ в приземную атмосферу и на поверхность Земли. Радиоактивное загрязнение представляет опасность для работы навигационных систем, метеоспутников и систем наблюдения за природными ресурсами, использующих близкие орбиты.
На космодромах осуществляется сложный комплекс работ по подготовке и запуску космических аппаратов согласно четкому технологическому регламенту, при участии большого количества высококвалифицированных специалистов. Следует отметить, что конкретные данные экологического влияния и последствий в районах космодромов практически отсутствуют в открытых (доступных) источниках информации, т.к. космодром — это закрытый режимный объект. Необходимы целенаправленные усилия общества для достижения прозрачности и доступности такой информации.
Стоит обратить внимание на негативное влияние РКТ в местах падения ракетных носителей. При падениях частей ракетной техники происходит механическое загрязнение твердыми фрагментами, что приводит к перенасыщению почвы соединениями алюминия, наличие которых в почве, даже в незначительном количестве, резко снижает урожайность сельскохозяйственных культур. Кроме этого, происходит быстрое проникновение ракетного топлива в почву с последующей химической трансформацией компонентов, переносом вредных веществ потоками газа и жидкости. Это в значительной мере расширяет зону загрязнения. Следует заметить, что некоторые вредные соединения хорошо сохраняются растительностью и переходят в мясо травоядных животных. Таким способом они могут попадать в организм человека. Вызывает беспокойство тот факт, что подобные территории даже временно не исключаются из хозяйственной деятельности, а люди, проживающие на них, в большинстве случаев не владеют информацией о существующей опасности.
На сегодняшний день отсутствуют объективные количественные оценки экологического риска и потерь от космической деятельности. Качественные показатели свидетельствуют о значительных потерях для людей и природной среды, особенно в районах, непосредственно связанных с космической деятельностью: вокруг космодромов, в районах падения ракет-носителей.
Для предупреждения или возмещения потерь должна быть отработана соответствующая юридическая база для запрещения проектов, угрожающих здоровью местного населения и среды его обитания. А также необходимо узаконить требования на компенсации за нанесенный медико-экологический ущерб и на денежные фонды, которые необходимы для рекультивации нарушенных территорий.
Если говорить об экологической безопасности и опасности космической деятельности, то нельзя не вспомнить о людях, которые в полной мере на себе ощущали и ощущают влияние космоса — о космонавтах. Создавая искусственные условия для продолжительной жизни и работы людей в космосе, трудно учесть и компенсировать все вредное влияние. Современная техника не может исключить вредное внешнее влияние космоса. Экологическая опасность, связанная с пилотируемыми полетами и условиями жизни людей в космосе, обусловлена: влиянием факторов космического пространства; особенностями экологической среды космических аппаратов; спецификой жизнедеятельности людей в космосе. Несмотря на затраты и героизм, технологические достижения, существующие системы обеспечения безопасности полетов и профилактические меры, направленные на отбор, подготовку космонавтов и сохранения их здоровья, экологическая опасность для людей в космосе остается довольно актуальной проблемой.
Мониторинг окружающей среды должен обеспечивать своевременный и достоверный контроль состояния окружающей среды с целью предупреждения вредного влияния на людей и природу, адекватного реагирования на опасные экологические ситуации. Необходимо проводить каталогизацию поврежденных ландшафтов для четкого контроля последствий в таких ситуациях. Учитывая то, что наибольшую антропогенную нагрузку получает приземная атмосфера, в первую очередь необходимо проводить мониторинг околоземного космического пространства.
Итак, можно сделать выводы, что объекты современной и перспективной ракетно-космической техники являются сложными и потенциально опасными. Они негативно влияют на ОКП при эксплуатации, ликвидации и утилизации. Поэтому в последнее время мировое общество, межправительственные учреждения и правительства многих стран уделяют особое внимание созданию деятельных механизмов международного сотрудничества с целью эффективного прогнозирования и минимизации вредного влияния на природу и человечество подобных неблагоприятных природных и техногенных явлений и катастроф.
Осознание экологической опасности космической деятельности требует необходимости его должного правового регулирования. Космическая деятельность в Украине осуществляется согласно Закону Украины «Про космічну діяльнсть». Большую роль в регулировании этих отношений играют международные договоры и другие нормативно-правовые акты, к которым присоединилась Украина: Декларация правовых принципов деятельности государств в аспекте использования космического пространства (1963), Конвенция 1972 г. о международной ответственности за ущерб, нанесенный космическими объектами и Венская конвенция об охране озонового слоя (1985). В июле на заседании нашим правительством был рассмотрен и утвержден проект Общегосударственной космической программы Украины на 2008-2012 годы [3].
Загрязнение окружающей среды, истощение природных ресурсов и нарушения экологических связей в экосистемах стали глобальными проблемами. И если человечество будет продолжать идти по нынешнему пути развития, то его гибель, как считают ведущие экологи мира, через два — три поколения неизбежна.
Таким образом, сегодня перед экологией как сферой деятельности человека стоят не только традиционные для этой науки задания, связанные с описанием состояния и прогнозированием развития природных биогеоценозов, но и практические проблемы эффективного мониторинга состояния окружающей среды и защиты ее от негативного антропогенного влияния. Такие проблемы наилучшим образом можно решить с применением технического уровня современных ракетных технологий и значительного кадрового потенциала.
Принимая во внимание все вышеуказанные проблемы, предлагается следующее [1]:
1) сопутствовать наиболее быстрой разработке научно обоснованных методик оценки экологического развития и влияния на ОПС факторов, характерных деятельности ракетно-космического комплекса;
2) нормирование антропогенных нагрузок на ОКП следует считать основным и первоочередным мероприятием обеспечения экологической безопасности космической деятельности;
3) для своевременного определения возможных антропогенных изменений и выявления источников этих изменений необходим мониторинг как ОПС, так и ОКП;
4) необходимо на национальном и международном уровне утвердить ОКП как охраняемую природную среду и закрепить в правовом поле международную экологическую экспертизу существующей космической техники и проектов с обязательной оценкой их возможного влияния на природную среду;
5) с целью обеспечения экологической безопасности космической деятельности, связанной с полетами в космос и жизнедеятельностью людей за пределами Земли, следует минимизировать риск путем создания системы гарантированной защиты человека от влияния негативных факторов.
Список использованной литературы:
1. Бібліотека Всеукраїнської екологічної ліги. Серія «Охорона навколишнього середовища» «Екологічні проблеми космічної діяльності», липень, 2006 р. №7 (31)
2. Экологические проблемы и риски воздействия ракетно-космческой техники на окружающую природную среду. Справочное пособие. Под общ. ред. члена-корреспондента РАН В.В. Адушкина, доктора физ.-мат. наук С.И. Козлова и к.т.н. А.В. Петрова — М.: Изд. «Анкил», 2000 — 640 с.
3. Журнал «Вселенная, пространство, время» №8, 2007 г.
Источник
Космос как экологический фактор
Актуальность проекта. Освоение космоса вот уже более 60 лет приносит огромную практическую пользу, но вместе с тем, при запуске современных космических ракет-носителей и других аппаратов, в атмосферу выделяется большое количество тепла и вредных веществ, которые отрицательно влияют на состояние земной и околоземной среды.
Основные виды антропогенного воздействия на околоземное космическое пространство:
• Загрязнение космическим мусором [2].
Цель, задачи и гипотезы проекта
Цель проекта .Теоретически обосновать, какие экологические проблемы присутствуют в космическом пространстве, и изучить способы по их минимизации.
Задачи проекта:
1. Рассмотреть состояние проблемы на основе анализа надежных информационных источников (таких как научная литература, РИА (Российское агентство международной информации), Информационное агентство России «ТАСС», NASA и др.)
2. Выявить содержание понятия «экологические проблемы космического пространства» и представить данные, дающие представления о масштабах проблемы.
3. Предложить пути решения проблемы загрязнения космического пространства (см. в разделе «Выводы, практические рекомендации и заключение» пункт 5).
4. Ознакомить обучающихся школы с результатами работы и представить проект Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся «Старт в науке».
Гипотезы
Гипотеза №1: Экологические проблемы на Земле и экология космического пространства взаимосвязаны.
Гипотеза №2: Проблема загрязнения космического пространства мусором может принять масштаб катастрофы.
Гипотеза №3: Возможность избавления от космического мусора существует.
Разогрев ионосферы и магнитосферы
Из антропогенных воздействий на околоземное космическое пространство одним из важных является разогрев ионосферы, в которой происходит поглощение части энергии электромагнитного излучения радиопередающих систем. Ионосфера Земли – это слой атмосферы, который подобно пузырю с герметичной мембраной защищает нашу планету от губительных лучей радиации Солнца [4]. Из-за разогрева ионосферы в ней образуются области с пониженной концентрацией электронов («дыры»).
Источниками искусственных радиоизлучений, хотя и малой интенсивности, являются спутники и другие космические аппараты, вращающиеся вокруг Земли.
На основании имеющихся данных можно полагать, что «экологическая нагрузка» радиоизлучающих средств на ионосферу в настоящее время невелика. Если нелинейные явления при воздействии мощных ВЧ- и СВЧ-радиоволн проявляются преимущественно в ионосфере, то воздействие мощных низкочастотных излучений особенно заметно в магнитосфере [7].
Антропогенное влияние на климат
Большой коралловый риф
Коралловые рифы – это крупнейшие в мире структуры, созданные на протяжении 250 млн. лет естественным путем живыми существами. [3] Рифам мешает повышение температур океанических вод, индустриальное загрязнение, избыточный рыбный промысел, увеличение количества осадочных пород и концентрации кислот.
На сегодняшний день известно, что 20% мировых коралловых рифов уже вымерли.
Коралловые рифы играют важную роль в поддержании экологического и климатического равновесия на всей планете. Они концентрируют в себе карбонаты, а, значит, и углерод. Температурный режим на планете зависит от соотношения атмосферного углекислого газа и углерода, растворенного в Мировом океане. Поэтому массовая гибель кораллов, несомненно, повлечёт увеличение концентрации углерода в воде, и, соответственно, климатические изменения.
К причинам таяния ледников все ученые относят пренебрежительное отношение к природе. Вырубка лесов, колоссальные объемы выхлопов, загрязнение почвы, воды и воздуха – все, что в итоге привело к развитию парникового эффекта. Специалисты строят самые печальные прогнозы:
К 2040 году Антарктида полностью останется безо льда.
Повышение средней температуры на планете на 2,5 градуса, наблюдаемое в последние 50 лет, приводят к повышению уровня Мирового океана.
Ледниковый покров тает, тем самым увеличиваются объемы водяных паров в атмосфере. Это приводит к усилению парникового эффекта, который, в свою очередь, и влияет на разрушения ледников – настоящий замкнутый круг.
3. Радиоактивное загрязнение
Радиоактивное заражение местности – заражение местности радиоактивными веществами, приводящее к повышению уровня радиации до опасных для человека значений (свыше 30 мкР/ч).
К радиоактивному заражению местности приводит выпадение радиоактивных веществ с атмосферными осадками и их перенос с грунтовыми водами после:
• боевого применения или испытания ядерного оружия,
• аварий связанных, с повреждением или разрушением активной зоны ядерных реакторов, хранилищ радиоактивных материалов на них,
• в результате утечки радиоактивных отходов с предприятий, занимающихся их хранением или утилизацией.
Радиоактивное загрязнение поверхности Земли происходит также при падении спутников с ядерными установками.
Радиоактивное загрязнение атмосферы чрезвычайно опасно, так как радионуклиды с воздухом попадают в организм и поражают жизненно важные органы человека. Его влияние сказывается не только на ныне живущих поколениях, но и на их потомках за счет появления многочисленных мутаций.
Наибольшее загрязнение атмосферы происходит при взрывах термоядерных устройств. Изотопы, образующиеся при этом, становятся источником радиоактивного распада в течение длительного времени. Самые опасные изотопы стронция-90 [5] (период полураспада 25 лет) и цезия-137 [6] (период полураспада 33 года).
Радиоактивное заражение приземного слоя атмосферы, воздушного пространства, местности происходит за счёт радиоактивных веществ, выпадающих из облака ядерного взрыва.
…Небольшое отступление от темы
Первая в мире атомная электростанция была построена в городе Обнинск Калужской области более 60 лет назад, и была невероятным прорывом, который показал, что в мире существует место для мирной ядерной энергетики. АЭС в Обнинске пробыла в эксплуатации с 1954 по 2002 год без единой аварии, она стала моделью стабильности, которой многие сегодняшние атомщики стараются подражать. Когда-то атомная электростанция была первой в мире, а сейчас она работает как музейный комплекс.
Фото 1. Автор фото: Холопкин А.М.
Отец и дедушка автора проекта работали операторами пульта управления ядерным реактором на Обнинской АЭС.
Да и сам автор проекта родилась в городе мирного атома.
4. Химическое загрязнение
Реактивные двигатели ракет при работе в околоземном космическом пространстве выделяют огромную массу различных газообразных химических продуктов. Современные ракеты имеют жидкостные двигатели (у российского «Протона») и твердотопливные (у американского «Шаттла»).
В ракете-носителе «Протон» в качестве горючего используется несимметричный диметилгидразин, а в качестве окислителя – тетраоксид диазота.
Структурная формула несимметричного диметилгидразина
Н2NN(CH3)2 + 2N2O4 = 2CO2 + 3N2 + 4H2O.
Уравнение реакции несимметричного диметилгидразина и тетраоксида диазота
В современных твердотопливных двигателях большой мощности чаще всего применяют смесь перхлората аммония (NH4ClO4) в качестве окислителя с алюминием и каучуками. Основные продукты их выброса – вода и диоксид углерода.
Так, в результате пролета одной ракеты «Протон» в космос поступает 100 тонн H2O (воды) и 90 тонн СО2 (углекислого газа), для «Шаттла» эти данные такие – 470 тонн H2O и 110 тонн СО2.
За счет сжигания топлива разных видов на Земле в атмосферу сейчас ежегодно поступает 20 млрд. тонн СО2 и 700 млн. тонн других газообразных соединений и твердых частиц, в том числе 150 млн. тонн сернистого газа (SO3). Этот газ, соединяясь с атмосферной влагой (H2O+SO3=H2SO4), образует серную кислоту (H2SO4), что может приводить к выпадению так называемых кислотных дождей, отрицательно влияющих на растительный и животный мир.
Рис. 10. Российский «Протон»
Рис. 11. Американский «Шаттл»
5. Загрязнение мусором космического пространства
5.1. Причины появления космического мусора
В результате запусков и функционирования различных космических аппаратов в космосе накапливается огромное количество отработавших свой ресурс спутников, ракет, маневровых ступеней, различных защитных оболочек, отслоившихся частиц краски и прочее.
Космический мусор – это все искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые уже неисправны, не функционируют и никогда более не смогут служить никаким полезным целям [10]. Но они являются опасным фактором воздействия на действующие космические аппараты. Фрагмент диаметром даже в 1см, двигающийся со скоростью 10 км/с по эллиптической орбите вокруг Земли, может пробить противометеоритную защиту МКС, что приведет к нарушению герметичности. Содержащие на борту опасные (ядерные, токсичные) материалы, объекты космического мусора могут представлять прямую опасность и для Земли при их неконтролируемом сходе с орбиты, неполном сгорании при прохождении плотных слоев атмосферы Земли и возможном попадание обломков на населенные пункты, промышленные объекты, транспортные коммуникации, сельскохозяйственные поля [1].
По данным ЦНИИМАШ, в околоземном пространстве, особенно на низкой орбите, находится огромное количество мелкого мусора, в том числе:
• более 23 000 бесполезных объектов диаметром свыше 10 см,
• сотни тысяч фрагментов диаметром от 1 см до 10 см,
• сотни миллионов частиц диаметром от 1 мм до 1 см,
• количество более мелкого космического мусора исчисляется миллиардами.
По расчетам специалистов ЦНИИМАШ, проведенным в первом квартале 2018 года, выявлено 7306 опасных сближений МКС, а также других космических аппаратов с потенциально опасными космическими объектами [16].
Космический мусор на околоземных орбитах, т.е. остатки того, что успели запустить за последние 50 лет, можно представить следующим образом:
Эта компьютерная модель создана сотрудниками NASA
Две основные причины появления космического мусора на орбитах.
Во-первых, это остающиеся там «мертвые» аппараты. Например, спутник, запущенный на орбиту высотой 15 000 км, способен просуществовать на ней 10 000 лет [14].
Во-вторых, это космические аварии.
К примеру, когда в 1979 году падала американская орбитальная станция «Скайлэб», то она оставила «хвост» металлических и пластиковых осколков протяженностью более 1 000 км [8].
А в 1986 году в результате взрыва французской ракеты «Ариан», образовалось около 3000 обломков с габаритами, которые можно проследить наземными средствами, а более мелких – неисчислимое количество.
В феврале 2009 года произошло столкновение космических спутников над Сибирью – российского военного аппарата «Космос-2251» и американского аппарата Iridium-33 на высоте около 800 км. Столкнулись телекоммуникационные спутники, вес российского аппарата составлял 950 кг, вес американского – 560 кг. По американским данным, образовались два облака обломков, на орбите находятся 500–600 фрагментов размером более 5 см [12].
5.2. «Вклад» стран в загрязнение околоземного пространства
Специальные Службы контроля космического пространства, функционирующая как в России, так и в США отслеживают заселенность околоземного пространства объектами искусственного происхождения.
Но, к сожалению, наблюдениям доступны далеко не все обломки, составляющие космический мусор. Наземные радиолокационные системы могут обнаруживать только те объекты, диаметр которых на высоте до 2 000 км составляет не менее нескольких сантиметров, оптическим же телескопам доступны объекты от 1 м на высотах в несколько десятков километров. Все остальные объекты находятся вне зоны контроля, хотя и их количество, и огромные скорости, с которыми они мчатся вокруг Земли, представляют для человеческой активности в космосе реальную опасность.
Мною проанализированы различные источники информации, в результате чего была представлена следующая диаграмма, позволяющая наглядно оценить «вклад» различных стран в засорение околоземного пространства крупными неуправляемыми объектами [9].
Количество космических держав будет неуклонно расти, и к программе космических исследований присоединятся новые участники. Все это неизбежно приведет к увеличению запусков ракет и выведению на орбиты новых космических объектов. И как следствие, увеличение космического мусора.
5.3. Классификация космического мусора
На основании имеющихся сведений мною была составлена схема классификации космического мусора по его типу и размеру.
5.4. Способы избавления от космического мусора
В настоящее время очищение космоса происходит частично естественным путём – торможением обломков в верхних слоях атмосферы, где они и сгорают.
Специалистами выдвигаются различные идеи избавления от космического мусора [18], некоторые из них прошли апробацию:
• отправка нашего орбитального мусора на другие планеты;
• мусор снимать с орбит с помощью специальных кораблей;
• создавать и выводить в космос специальные мусоросборники;
• перемещение мусора в менее занятые точки на той же или другой орбите;
• робот-уборщик космического мусора; [20]
• рефабрикатор – 3D-принтер, использующий в качестве сырья переработанный им же мусор; [13]
• возвращать мусор на Землю в грузовом отсеке корабля;
• развернуть космопорты для хранения крупных обломков;
• захват космического мусора при помощи сети; [17]
• специальный гарпун для вылавливания вышедших из строя искусственных спутников и космического мусора [15].
Рис. 15. Захват космического мусора при помощи сети
При столкновении спутника с мусором часто образуется новый мусор, что приводит к неконтролируемому росту засорённости космоса (так называемый синдром Кесслера). По моделям NASA, на низкой околоземной орбите уже с 2007 года было достаточно крупного мусора и спутников для начала этого синдрома.
Даже при условии полного прекращения космических запусков – количество мусора будет расти [11].
5.5. Способы защиты от космического мусора в космосе
Количество мусора в космосе стремительно растет. Если в 80-х годах прошлого века речь шла о примерно 5 000 объектов, то в наши дни их число уже выросло примерно до 13 000. Причем эта цифра учитывает только обломки размером более 10 сантиметров, а с учетом более мелкого мусора эта цифра может возрасти до нескольких десятков миллионов, полагают японские эксперты.
При этом на низких орбитах отходы, возникшие в процессе освоения человеком космического пространства, несутся со скоростью, которая в десять раз превышает скорость пули – около 25 тыс. км в час. Поэтому их столкновение, например с Международной космической станцией, может привести к непоправимым последствиям.
Так в марте 2009 года экипажу Международной космической станции (впервые в истории МКС) пришлось эвакуироваться на пристыкованный космический корабль «Союз» из-за угрозы столкновения с космическим мусором. Во избежание столкновения с различными объектами в космосе на МКС используется программа «увода» станции от возможного столкновения.
Для защиты станции от мелких высокоскоростных частиц космического мусора и метеороидов применяют специальные экраны. Пробивая такой экран, обломок мусора разрушается и превращается в облако мелких осколков. Получающаяся «пыль» значительно менее опасна для обшивки модулей станции, чем удар исходной частицы [16].
Выводы, практические рекомендации и заключение
Цель моей работы достигнута. Все задачи выполнены. В начале работы над проектом я выдвинула гипотезу о взаимосвязанности экологических проблем на Земле и экологии космического пространства. Гипотеза подтвердилась. Экологические проблемы, такие как, тепловое загрязнение, радиоактивное и химическое загрязнение, наносят вред космическому пространству. Радиоактивные вещества в основном техногенного происхождения, влияют не только на окружающую среду, но и на жизнь самого человека, и на существование жизни в будущем. Загрязнение околоземного космического пространства имеет прямое влияние на климат планеты.
Следующая моя гипотеза, что проблема загрязнения космического пространства мусором может принять масштаб катастрофы, подтверждается статистическими данными из надежных источников, таких как РИА (Российское агентство международной информации), Информационное агентство России «ТАСС», NASA и др.
В третьей гипотезе я предположила существование возможности избавления от космического мусора. Возможно. Однако, потребуется недюжинная изобретательность и много терпения.
Я предлагаю следующие способы решения проблем:
• Установить новые международные стандарты.
• Начать делать спутники и космические станции более прочными.
• Усилить защиту от ударов (как космического мусора, так и метеорных тел).
• Оснастить спутники дополнительными системами управления.
• Отправить в космос специальный мусоросборник-ловушку многоразового использования, в основе которого вязкая субстанция со слоями разной степени вязкости, чтобы увеличить вероятность застревания в нем космического мусора. Эта ловушка должна двигаться по орбите, которую необходимо очистить от мусора.
Следующая фотография демонстрирует модель придуманной мной ловушки.
Фото 2. Автор фото: Николаева И.И.
В заключение хочу сказать, исходя из моих исследований, я пришла к выводу, что нужно минимизировать загрязнение и космического пространства, и Земли.
Обучающихся школы я ознакомила со своим проектом.
Данная работа может быть рекомендована к использованию на классных часах, уроках экологии, химии, астрономии и физики.
Источник