Проблема загрязнения космоса сущность причины пути решения

Загрязнение космического пространства

Ежеминутно происходит антропогенное разрушительное влияние на небесные просторы. Космос просто кишит веществами и объектами, занесенными туда людьми.

Человечество не только засоряет родную планету, но также его деятельность привела к загрязнению космического пространства. А это уже целая катастрофа.

Причины возникновения и основные источники

Причин загрязнения космоса множество. Этим и обусловлен процесс засорения пространства.
Так, при запуске ракет возникает выброс частей установок. А, например, работа реактивных двигателей насыщает пространство химическими веществами, несвойственными космической среде. Опять же, космический мусор как источник засорения околоземного пространства выступает устрашающим явлением. Не стоит списывать со счетов электромагнитное излучение и радиоактивное загрязнение, поступающей от радиопередающих систем и спутников.

Космический мусор

К нему относятся спутники, которые уже не работают на человечество, части ракет, различные детали и объекты. Проще говоря, это всё что попало в космос за время космической деятельности человека.

Уже установлен тот факт, что увеличение содержания мусора в околоземном пространстве повышает вероятность космических аварий. Из-за этой проблемы приходится откладывать космические операции и даже проводить процедуры по уклонению от столкновения с мусором.

Самое страшное заключается не только в росте наличия мусора, но и в невозможности полного его отслеживания и утилизации.

Бесспорно, это одна из важных, даже можно сказать, глобальных проблем на сегодняшний день. Да, да. Вы не ослышались. Это реальная проблема. В космическом пространстве действительно множество мусорных объектов.

Ведь увеличение космического мусора, как минимум, приводит к усложнению освоения космоса. А это точно не входит в наши планы. К чему же приведёт возможное падение крупных мусорных объектов страшно представить. Как видно, с этим нужно что-то делать. Интересный факт установили учёные. Большее количество мусора попало в космос из-за космической работы России. На втором месте по загрязнению космической среду стоит США.

Методы устранения космического мусора

К сожалению, человечество ещё не пришло к эффективным способам утилизации космического мусора. Очевидно, что в современном мире этот вопрос актуален и остро стоит перед людьми.
На данный момент учёные предлагают несколько вариантов, но все они из области фантастики и являются нереально дорогими. И что еще важнее, пока выполнимы.

Из более возможных мер контроля и устранения можно использовать сбор, утилизацию и контроль полётов.

НАСА предлагает корректировать движение мусора с помощью лазеров. Но это, разумеется, дорогое удовольствие. Воздействие лазерной установки необходимо ежедневно, чтобы хоть как-то изменить курс объектов в космосе.

Европейское космическое агентство призывает вместо лазера использовать реактивную струю. Но такая идея подходит только, если мы говорим о крупных объектах. Также Европа предлагает собирать мусор в сети и перенаправлять его на орбиту для захоронения. Как ни печально, но проведённый опыт по такому захвату мусора не оправдал надежд учёных.

Также существуют идеи по удалению космического мусора с помощью роботов. Помимо того, придумали создать специальный спутник для его сбора.

Безусловно, проблема загрязнения космического пространства носит мировой характер. Необходимо создание международного права и проектов в данном направлении.

Источник

Загрязнение космоса

Космос постепенно становится одной из частей деятельности человека. Околоземное пространство – динамичная и нестабильная система, которая от воздействия внешних факторов становится непредсказуемой. Одна из проблем – загрязнение космоса.

Откуда появляется космический мусор

Мусор в космосе отслеживается и регистрируется. Этим занимаются многие страны. США и Россия имеют наиболее полные данные, так как обе страны в 60-е XX века создали военную систему, которая предупреждала о ракетном нападении. В дальнейшем отделились организации, занимающиеся наблюдением за мусором.

Наблюдение за загрязнением космоса ведется 2 способами – радиолокационным, оптическим.

Существует космическое и антропогенное загрязнение.

Первый тип возникает непосредственно в околоземном пространстве. К нему относятся:

Что входит во второй список:

• спутники с утерянной связью, они не осуществляют работу;
• последние ступени ракет;
• обшивка искусственных спутников Земли;
• мелкие осколки (1-10 см).

Существуют специальные каталоги, в которых причислен весь мусор размером более 10 см. Если спутники, их утерянные детали, ступени имеют вес от 150 кг до 7 тонн и их легче обнаружить, то осколки, детали менее 100 мм довольно трудно обнаружить и зарегистрировать.

Количество мусора в каталогах дается приблизительно, так как США и Россия часто маскируют свои спутники под мусор. Примерное количество целых устаревших спутников на околоземном пространстве – 1900 шт. Количество мелких деталей – 19000 шт.

Страны-рекордсмены по загрязнению космоса

До 2006 года неизменными рекордсменами являлись Российская Федерация Соединенные Штаты Америки. Затем присоединилась Поднебесная. В Китае проводился запуск противоспутниковой ракеты зимой 2006 года. После испытаний каталог пополнился на 2200 пунктов космического мусора.

Страны – источники загрязнения космоса:

1. Россия – 32% от общего количества.
2. Китай – 31%.
3. США – 29%
4. Другие страны – 8%.

С 1957 года человечеством отправлено «в полет» около 7000 тонн мусора.

Чем опасен космический мусор

По предварительным расчетам через 20-30 лет полностью засорится околоземная среда.

В чем опасность:

1. Прекращение пилотируемых и непилотируемых полетов. Даже частицы диаметром 1 мм представляют большую угрозу. Скорость движения ее – до 7,2 км/сек. К примеру, в 1983 году мельчайшая частица после соприкосновения с «Шаттлом» оставила на его иллюминаторе серьезное повреждение.
2. Падение на Землю. Не все детали сгорают по пути на нашу планету. Крупные и мелкие части падают на населенные пункты, производственные объекты, коммуникации. Отмечены случаи ранения людей мелкими частицами из космоса.
3. С 1965 года на орбиту начали запускать аппараты, оснащенные ядерными реакторами. 15 спутников без связи с Землей остались на околоземной орбите и считаются космическими отходами. Упало на поверхность планеты 9 радиоактивных объектов.
4. Засорение пустот Вселенной.

Мусор – серьезная проблема для околоземной орбиты. На МКС уже не один раз поднималась тревога по поводу пролетавших рядом огромных его скоплений.

Радиоактивное загрязнение космоса

Радиация в космосе – засорение околоземного пространства из-за вывода на орбиты ядерных реакторов, их разрушения там.

Для данной среды радиоактивное загрязнение не несет угрозы. Но неизбежно влияние на планетарную поверхность. Загрязнение несет угрозу экологии Земли. Последние годы характеризуются учащением выпада радионуклидов. Это происходит из-за разрушения реакторов.

Электромагнитное загрязнение космоса

Есть два вида электромагнитного излучения Земли – естественное и искусственное.

Что относится к естественному:

• атмосферные электрические помехи;
• тепловое радиоизлучение;
• космическое излучение;
• радиоизлучение Солнца и планет.

Источниками искусственного радиоизлучения называют:

• космическую аппаратуру;
• спутники, запущенные на орбиту.

Информация о данном типе не воспринимается всерьез людьми, так как воздействие нельзя увидеть или почувствовать. Но электромагнитное излучение при постоянном воздействии приводит к снижению иммунитета, сбоям в работе нервной системы, нарушению в работе сердечно-сосудистой и эндокринной систем.

Как бороться с космическим загрязнением

Сегодня не существует эффективных практических мер по очищению околоземного пространства от загрязнения. Поэтому международное сотрудничество приоритетно занимается развитием обеспечения безопасности полетов.

Какие есть направления:

1. Мониторинг за экологической обстановкой, регистрация нового мусора в каталогах.
2. Моделирование космического мусора с помощью математических расчетов.
3. Развитие систем, которые смогут прогнозировать опасность загрязнения для полетов и осуществлять контроль над сближением мусора и космических объектов.
4. Создание средств защиты, которые спасут космическую аппаратуру от повреждений, если она столкнется с мусором.
5. Внедрение мероприятий по сокращению засорения.

Проблема загрязнения космоса требует скорейшего решения. Разрабатывают системы мусоросборки.

Ниже описаны последние разработки:

1. «Лазерная метла». Суть метода заключается в том, лазер обнаруживает мусор и воздействует на него. Его цель не разрушение, а только изменение скорость. Такое возможно из-за воздействия светового давления. «Лазерная метла» осуществляет свою работу с космоса и с Земли. Поэтому есть 2 названия: «Система космического базирования», «Система наземного базирования». Метод малоэффективен. Скорость движения частиц – 7,2 км/сек. Чтобы изменить орбиту одного небольшого обломка, нужно воздействовать на него лазером несколько суток.
2. «КлинСпейс Ван». Проект, предложенный университетом Лозанны, Швейцария. На орбиту отправляется наноспутник. Он, приблизившись к вышедшему из строя космоаппарату, хватает его. Далее наноспутник падает на Землю. Стоимость строительства и запуска такого спутника – 200 тысяч долларов, что в разы меньше, чем убыток от разрушения спутника связи. Урон оценивается в таком случае в десятки миллионов долларов.
3. Солнечный парус. Идея Суррейского института в Великобритании. Суть в том, что спутники оснащают специальным парусом. После того как аппарат перестает работать, солнечный парус тормозит его и сводит с орбиты. Тестовый вариант уже запущен на орбиту.
4. Проект GOLD. Безумная идея, предложенная в 2010 году канадскими учеными. Его суть в том, чтобы к каждому космическому аппарату прикрепляли огромный шар с гелием. Он поможет затормозить спутник. Затем в течение года происходит путь до плотных слоев атмосферы, где происходит сгорание.

Космическое загрязнение – большая проблема человечества. Если не будут приняты меры по его снижению, то закончатся полеты на орбиту. Так остановится освоение космического пространства. Радиоактивное и электромагнитное излучение, мусор из космоса наносят урон Земле.

Источник

Источники засорения околоземного пространства и как с этим бороться, существующие решения

С момента первого запуска спутника в открытый космос прошло 100 лет. За этот срок человечество успело превратить орбиту вокруг земли в технологическую свалку. Проблема космического мусора нависла над человечеством и игнорировать ее нельзя, иначе будут печальные последствия.

Что из себя представляет космический мусор

Космическим мусором называют отработанные и испорченные куски старых спутников, запускаемых с Земли на орбиту за последние пятьдесят лет. На околоземную орбиту приходится большой процент космического мусора. Объекты, которые попали в космос, не будут находиться в нем вечно. На них оказывают воздействие космические тела, другой космический мусор, а также космическое и солнечное излучение.

Количество мусора на орбите

Самая близкая к поверхности Земли орбита находится на расстоянии 2 тыс. км. от поверхности. По последним данным, фото со спутников на ней больше 220 000 предметов, сделанных людьми. Их общая масса переваливает за отметку в 5 тысяч тонн. Учёные выяснили, что среди всего этого мусора, объекты, имеющие диаметр более 1 см, находятся там в количестве от 60 до 100 тыс. штук. А вот найдено и уничтожено с помощью метода экстраполяции только 10-12 тыс.

Источники загрязнения космического пространства

В 1979 году в США впервые запущена программа по изучению космического мусора, оставляемого после выхода из строя спутников. С тех пор термин «космический мусор» обозначает все объекты рукотворного происхождения, находящиеся в космосе и выведенные из строя. Интересна структура таких объектов, находящихся рядом с поверхностью планеты:

• исправно работающие аппараты – 6%;
• выведенные из рабочего состояния КА – 22%;
• разгонные блоки и ступени РН – 17%;
• разные технологичные элементы, отходы, оставленные в результате процесса запуска, фрагменты, обломки разных устройств – 55%.

Космический мусор обладает неприятной особенностью: он может репродуцироваться в космосе, на орбите. Объекты большого размера и диаметра могут разваливаться на сотни и тысячи более мелких.

Специалисты NASA докладывают, что около 33% всего космического мусора — результаты 10 космических миссий, потерпевших провал.

Отработавшие свой срок спутники

Значительная часть космических аппаратов эксплуатируется 5-10 лет, а потом их заменяют на более новые и совершенные модели.

За последние пять лет более 6.5 тыс. спутников запустили с Земли в космос и примерно 55% из них (3.5 тыс.) продолжают свою работу до сих пор.

Сразу несколько компаний строят планы по покрытию спутниковым интернетом всей территории планеты. Компания OneWeb считает необходимым запустить около 700 аппаратов для этой цели, а SpaceX считает, что потребуется не менее 12 тыс.

Система спутников Starlink

Такие проекты могут привести к появлению на орбите гигантского количества мусора, но и создать реальную опасность столкновения космических аппаратов. Известен случай, когда в ноябре 2019 года европейский метеоспутник ADM-Aeolus практически чудом смог разминуться и не столкнуться с аппаратом Starlink от SpaceX.

Еще одну проблему начинают создавать кубсаты – малые и сверхмалые спутники, популярность которых с 2010 года набирает стремительные обороты. Они достаточно дешевы в производстве, занимают мало места, а потому на орбиту доставляются десятками за один раз, при этом они практически неуправляемы.

Спутник формата CubeSat

Процесс утилизации объектов, отработавших свое, происходит за счет их запуска в атмосферу или отправкой на орбиту захоронения космического мусора. Большие объекты обычно опускают на дно Тихого океана, где не пролегает маршрут судов. Для доставки космического мусора на «мусорную» орбиту требуется потратить много топлива, а утилизация мусора обходится в сотни тысяч долларов только за один килограмм, поэтому такие траты стараются сократить.

Космический проект «Вестфолд»

Проект был запущен в 60-х годах прошлого столетия и именно он стал причиной самого большого выброса космического мусора на орбиту планеты. Военные планировали создать искусственную ионосферу, которая позволяла бы поддерживать связь по всей Земле. Для реализации этой цели на орбиту земли вывели миллионы мелких иголок. Последние проработали не более недели, сломались и превратились в космический мусор. Значительная их часть сгорела в атмосфере, но большое количество до сих пор находятся на орбите.

Ракетные блоки

На килограмм массы, которая выводится в космос в рабочих целях, приходится около 5 кг дополнительной массы, которая неизбежно превратится в мусор.

Передовые ступени ракет-носителей сегодня способны возвращаться обратно на землю, что нельзя сказать о разгонных блоках, которые остаются за пределами атмосферы. Часто в них остается некоторое количество топлива (5-10%), которое иногда детонирует, превращая разгонный блок в тысячи мелких осколков.

Другие источники космического мусора

Происхождение космического мусора разнообразно. Некоторую его часть составляют вещи, использованные космонавтами и оставленные в космическом пространстве. Большую часть небольших частиц составляют несгораемые остатки ракетного топлива в твердом виде или капли жидкого металла, оставшиеся из ядерных установок. Дополнительный мусор создают испытания специального противоспутникового оружия. Так, в 2007 году проводились испытания китайского оружия, которым эта страна сбила свой аппарат «Фэнъюнь-1C».

Опасность космического мусора

В течение долгого времени проблема загрязнения пространства космическим мусором казалась глубоко теоретической, но уже в середине 1980-х годов ученые серьезно обеспокоились этой проблемой.

Угроза для исправно работающих спутников

Самую большую опасность космический мусор представляет для работающих космических аппаратов. Как известно, на тела в космосе не воздействует сила трения, что заставляет объекты в нем передвигаться со значительной скоростью и постоянно. Даже осколок маленького диаметра в состоянии сбить большой аппарат, повредить технику или убить космонавта.

Самый печальный сценарий развития события был описан американским инженером Дональдом Кесслером. В своей работе он высказал, что если космический мусор продолжит увеличиваться в таких бесконтрольных объемах, это рано или поздно приведет к каскадному эффекту. Взрыв или банальный развал одного объекта, приведет к тому, что его обломки заденут другие, которые также развалятся, в свою очередь.

На текущий момент столкновение с космическим мусором все еще не представляет большой угрозы, однако, история уже знает подобные случаи:

• в 1996 году ИСЗ CERISE столкнулся с частью бака РН «Ариан-5»;
• в 2006 в результате столкновения с космическим мусором был поврежден и выведен из строя отечественный аппарат «Экспресс-АМ11»;
• в 2009 году спутник Iridium был поврежден столкновением с нерабочим ИСЗ «Космос-2251».

От столкновения с космическим мусором страдали не только космические аппараты, но и пилотируемые корабли. В 1983 году после возвращения шаттла Challenger на его иллюминаторе был замечен глубокий след от удара микрочастицы краски. В 1999 году была угроза столкновения МКС с частью ракетного блока, от которого она успешно уклонилась.

Угроза космического мусора для Земли

Космический мусор является опасным и для населения планеты, однако, такая опасность не является значительной. Большая часть угрозы исходит от объектов, на борту которых содержатся радиоактивные элементы.

В 1964 году вышел из строя и взорвался американский аппарат, на борту которого находилась ядерная установка.

В 1976 году советский военный аппарат, содержащий на борту ядерный реактор, упал в Канаде, создав опасность для местного населения. Как сообщает НАСА, в течение каждого года сразу несколько крупных обломков КА достигают поверхностей Земли.

Более реальной угрозой становится то, что большое количество мусора на околоземной орбите может привести к тому, что для человечества будет закрыт доступ в космос.

Если ничего не предпринимать, космического мусора станет так много, что возможность совершать полеты будет полностью исключена. Помимо исследования космоса, закроется возможность для запуска спутников на орбиту.

Способы разрешения проблемы космического мусора

В 2017 году была созвана специальная Европейская конференция, целью которой было обсуждение проблемы большого количества мусора на орбите. На конференции собралось более 300 ученых, представляющих позиции разных стран. Они установили наиболее эффективные способы устранения космического мусора. По итогу проведенного заседания было обнаружено 750 000 обломков с диаметром больше 1 см. и 166 млн. объектов более мелкого размера.

Все уже существующие и пока только разрабатываемые способы устранения мусора можно разделить на две разных категории: профилактика и уборка.

К профилактическим мерам относят:

• снижение веса выводимых в космос аппаратов;
• усиление их защитных свойств;
• увеличение длительности срока эксплуатации;
• обязательная утилизация КА;
• повышение показателей управляемости и маневренности.

Эти способы могут замедлить загрязнение космоса, но не избавят от уже находящихся там объектов. На сегодня не существует способов эффективного уничтожения мусора на орбите. Но есть некоторые проекты, над которыми трудятся учёные.

Защитные лазеры

Конструкторы рассчитывают, что подобные технологии позволят в прямом смысле испарять космический мусор. Сейчас в России учёные разрабатывают эту технологию для защиты МКС.

Использование гарпунной системы

Задумка заключается в том, что нерабочий мусор будет захватываться и отводиться в плотные слои атмосферы, а после утилизироваться. В начале 2019 года технология была успешно испытана – британский аппарат Remove DEBRIS смог подобным образом загарпунить часть спутника.

Использование воздушных шаров

Данную систему назвали Gold system. По задумке, космический мусор будет обволакивать надёжный и большой шар, который позволит увеличить аэродинамическое сопротивление объекта.

Буксировка на солнечном парусе

Исследовательский центр Surrey Space Centre разрабатывает технологию уборки космического мусора с помощью буксировки на специальном транспорте. Аппарат HybridSail с помощью специального троса будет стыковаться с мусорными объектами, а после разворачивать парус и увозить от орбиты.

Использование вольфрамового «веника»

Идею придумал ученый Гурудас Гангули из США. Он разработал идею распыления вольфрама на высоте 1.1 тыс. км. Согласно его расчетом, тяжёлый вольфрам будет медленно опускаться к поверхности Земли, тормозя на своем пути мелкий мусор, не нанося ущерба исправным аппаратам. Воплощение такой идеи займет не менее 20 лет.

Использование буксира

Для уборки космического мусора предлагается использовать специальные аппараты-буксировщики, которые будут вместе с собой увозить от орбиты мусорные объекты.

Орбитальная переработка

Идея состоит в переработке мусора на орбите. Спутники и другие вышедшие из строя объекты содержат много драгоценных металлов и полезных элементов.

Снимки из космоса

Опасность космического мусора существует как для Земли, так и для работающих спутников в космосе. Страны всего мира серьезно озадачены этой проблемой и разрабатывают пути ее решений.

Источник