Авторы:
Семенова Галина Федоровна
Григорьев Евгений Витальевич
Григорьев Евгений. 4 класс Шабуровская СОШ
Проблема экологии космоса является на сегодняшний день актуальной. Особенно остро стоит вопрос об его загрязненности объектами так называемого космического мусора. Космический мусор – все объекты, созданные человеком, которые находятся на околоземной орбите/ Как с этим бороться? Автор предлагает ряд мер.
Введение
Человеку всегда стремился дать объяснение различным отклонениям погоды от «нормы».
Надо сказать, что воздействия людей на погоду, климат и в более широкой постановке на окружающую природную среду очень велики. Идет постепенное загрязнение Мирового океана, происходят изменения в составе атмосферы и т. п. Все это дает основание говорить о том, что космическое пространство постепенно станет своеобразной частью среды обитания и деятельности человека. Таким образом, уже сейчас идет процесс экологизации космоса, под которым понимается «расширение сферы обитания человека, его взаимодействия с природой до космических масштабов, процесс освоения Вселенной». [2].
С другой стороны, сама космическая техника способна также вызывать определенные возмущения в окружающей космической среде. Это происходит за счет сгорания ракетного топлива, за счет выбросов различных веществ с космических аппаратов при их работе на орбитах.
Рис.1. Космический мусор вокруг Земли
3
Освоение космоса
На заре космической эры, в 60-х годах, ученые пытались определить перспективы развития космонавтики. Специалисты разных областей были единодушны в том, что в условиях мира освоение космоса открывает новые возможности для человечества [1].
В 70-х годах были выдвинуты новые идеи дальнейшего освоения космического пространства с помощью самой разнообразной космической техники. В связи с созданием орбитальных станций нового поколения все большую актуальность приобретает проведение в космосе строительно-монтажных работ.
Перспективным представляется использование (например, в космическом строительстве) материалов внеземного происхождения. Это может оказаться экономически более выгодным по сравнению с доставкой материалов с Земли. В качестве сырья для производства космических строительных материалов рассматриваются минеральные ресурсы Луны и некоторых астероидов. В этой связи уже ведется реальная проработка различных проектов лунных поселений, на базе которых могут быть созданы различные предприятия.
Для энергообеспечения лунных поселений предполагается использовать ядерный реактор, планируется создание замкнутых систем жизнеобеспечения, прозрачных куполов для выращивания различных культур и т. д. Безусловно, освоение Луны связано с необходимостью решения многих сложных задач и будет осуществляться поэтапно в течение десятков лет.
Надо сказать, что прогноз путей развития космонавтики в условиях развития науки, постоянного появления новой информации, новых идей, проектов, конечно, является чрезвычайно сложным делом. Но вне зависимости от конкретных путей развития космонавтики влияние человека будет увеличиваться и также усиливается проблема загрязнения космоса мусором.
Говоря о проблемах, связанных с загрязнением космического пространства, нельзя не упомянуть о выдвигаемых проектах отправки в космос высокотоксичных и радиоактивных отходов наземных промышленных предприятий.
Рис. 2. Космическая станция на орбите
4
Проблема космического мусора
К третьему тысячелетию человечество активно изучает и исследует космос. Число космических полетов растет, но они постоянно сталкиваются с рядом проблем. Одной из таких проблем – проблем экологии космоса, является вопрос об его загрязненности объектами так называемого космического мусора.
Космический мусор – все объекты, созданные человеком, которые находятся на околоземной орбите или возвращаются в атмосферу, включая части тех объектов, которые закончили свое активное существование.
Чтобы уменьшить угрозу столкновений космические аппараты отклоняются друг от друга, а это – дополнительный расход топлива и ряд других сложностей. По расчетным данным Международная космическая станция будет вынуждена дважды в год совершать маневры, уклоняясь от опасных объектов.
Степень влияния загрязненности космического пространства на
работу космических станций определяется следующими факторами:
временем нахождения на орбите,
высотой орбиты,
наклоном плоскости орбиты
Если космические полеты будут проходить часто, то в будущем загрязнение космического пространства ускориться из-за столкновений, связанных с увеличением количества мусора. Фрагменты мусора, образовавшиеся после взрывов, стали уже одним из главных источников загрязнения. Фрагменты, образовавшиеся в результате столкновений, могут порождать следующие загрязнения, это приведет к росту загрязненности. Избежать этого можно путем уменьшения нагрузки на околоземную орбиту. [1].
Также проблема состоит в возращении в атмосферу Земли космических объектов. За последние 40 лет их отмечено более 16000. В течение последних 5-ти лет примерно раз в неделю происходит попадание в атмосферу объекта размером около 1м на 2м. Вхождение того или иного объекта в атмосферу связано не только с опасностью механического удара.
С космосом у нас привычно ассоциируется понятие «безбрежный», однако в известном смысле теснота в космосе уже действительно начинает ощущаться. 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
5
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 в будущем - при строительстве и работе околоземных станций, при освоении Луны -- ситуация может сильно измениться. Потребуется организация крупных грузовых перевозок на трассе «Земля-космос», на орбитах появятся огромные по размерам объекты, заметно возрастет число искусственных спутников в околоземном космическом пространстве. Поэтому и основы рационального решения будущих космических транспортных проблем должны закладываться уже сейчас.
Современные мощные ракеты-носители при выведении на орбиту массой в несколько десятков тонн расходуют топлива в 20---30 раз больше массы полезного груза. Например, стартовая масса американской ракеты «Сатурн-5» составляла 2900 т, тогда как ее полезный груз - около 100 т. В результате при каждом пуске мощной ракеты выбрасывались в атмосферу сотни тонн продуктов горения. [3].
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 газов и твердых частиц. Это плохо влияет на растения и животных.
Рис. 3. Космический мусор
6
Мероприятия по уменьшению загрязненности и защите от космического мусора
1. В ходе полета может происходить образование мелкого мусора: выбросы шлаков при работе двигателей , отделение частиц краски, и т.п. Осколки, образовавшиеся в результате разрушения составляют 85% космического мусора размером более 5см, поэтому космические аппараты приборы, улавливающие мелкие осколки и пыль.
2. К числу эффективных мер можно отнести сжигание неиспользованного топлива, разрядку аккумуляторных батарей.
3. От случайного столкновения на околоземной орбите спутников, которые заканчивают свою работу, необходимо переводить их на другую, более низкую орбиту или контролировать возвращение в атмосферу.
4. Защита от частиц размером 0,1-1 см может осуществляться за счет применения экранных конструкций. Экранные конструкции бывают разного типа: это и простые экраны, размещающиеся перед корпусом аппарата, и сложные - из металла и керамики.
5. Одной из важнейших мер по уменьшению засоренности является информирования об опасностях, связанных с загрязненностью космического пространства и о многочисленных источниках образования космического мусора.
6. Необходимо установить контроль за материалами, технологиями производства и запуска космических аппаратов.
7. Во избежание столкновений , что является основой появления крупных частей мусора, надо делать расчеты для установления безопасных стартовых окон, исключающих пересечение траектории полета пилотируемых кораблей, и спутников находящимися на орбите.
Хотелось бы добавить, что загрязненность космоса с каждым годом продолжает расти, в связи с этим растет риск столкновений причиняющих повреждения МКС и спутникам. Поскольку с помощью существующих технологий тяжело решить задачу улучшения состояния космической среды, разумным шагом по сохранению космического пространства для будущих поколений в настоящее время есть принятие мер по уменьшению загрязненности. [1].
Рис. 4. Сбор космического мусора 7
Заключение
Рассмотренная проблема космического мусора изучена к настоящему времени далеко не полностью, а ее степень опасности на атмосферу Земли велика. От успешного решения этой проблемы зависит возможность дальнейшего развития космической деятельности людей.
Следует отметить, что сейчас стали уделять внимание обеспечению "экологической чистоты" ракетно-космической техники.
В связи с этим необходимо подчеркнуть, что задача определения воздействия на околоземную среду может быть названа главной задачей исследований ближайших нескольких лет. Эта задача является чрезвычайно актуальной по отношению к воздействиям человека на природу, и от ее скорейшего решения зависят как дальнейшее развитие космической деятельности человечества, так и обеспечение существования современной цивилизации.
Рис 5. Количество спутников в околоземной среде
8
Список литературы
1. Космическая экология: четверть века исследованиям гелиогеофизики на космических аппаратах России (“Метеор”, “Электро”, “Ресурс”) / А.П. Бабаев, В.А. Липовецкий, Б.В. Марьин и др. // Инженер. экология. 2005.№ 3Космический мусор: Проблема и пути ее решения. В 3 т. Т. 1. / В.Л. Иванов, В.А. Меньшиков, Л.А. Пчелинцев, В.В. Лебедев. -- М.: Патриот, 1996. -- 303 с. -- Библиогр.: 46 назв. -- М/54189 № 1.
2. Мизун Ю Г. Экология известная и неизвестная. М.: Науч.-практ. центр 1994. 240 с
3. Экология: Учебник /Л.И. Цветкова, М.И. Алексеев, Б.П. Усанов и др.; Под ред. СИ. Цветковой. СПб.: Химиздат, 1999. 488 с
4.www. Roscosmos.ru
9
Приложение № 1
Космический мусор на Орбите
« : 22 Март, 2009, 22:14:53 »
Космический мусор на орбите Земли становится серьезной опасностью
Российская космонавтика все больше приобретает международное значение. Более половины космических аппаратов в мире выводятся на орбиту российскими ракетами. Космонавтика сегодня - явление социальное. Не случайно и внимание российского руководства - к космической отрасли.
Не так давно на орбите произошло событие, которое заставило экипаж Международной космической станции оставить работы на станции и укрыться в спускаемом аппарате "Союза". Опасность сближения с космическим мусором миновала, и экипажу не пришлось покидать станцию и возвращаться на Землю. Но эта ситуация вновь обострила внимание к проблеме космического мусора.
Проблема с мусором в космосе стоит достаточно остро. Летчик-космонавт, Герой России Федор Юрчихин в студии телеканала "Вести" задал вопросы по этой актуальной теме космической области Игорю Евгеньевичу Молотову, старшему научному сотруднику Института прикладной математики имени Келдыша - головной организации РАН по проблемам космического мусора.
- Ситуация на МКС - несвоевременный прогноз об опасном сближении. Почему?
- Потому что на этот раз опасное сближение было с объектом, который приближался по высокоэллиптической орбите. Это орбита, которую сложно наблюдать с одной стороны, поэтому она не очень хорошо контролируется.
- У нас есть низко летящие космические объекты, космические объекты, летящие на средней высоте, высоко летящие космические объекты. С точки зрения популяции мусора, где его сейчас больше, и что представляет непосредственную угрозу для космических аппаратов?
- Первые по замусоренности - низкие орбиты, вторые - высокоэллиптические, третьи - геостационарные, четвертые - это орбиты GPS-ГЛОНАСС. Последний раз на заседании подкомитета ООН по мирному использованию космоса был поставлен вопрос о создании некоего международного органа, который займется, если не урегулированием движения, то, во всяком случае, проведением всех расчетов по опасности сближения.
- Грубо говоря, скоро в космосе будут светофоры.
10
- И космическая полиция.
- Предлагаются самые различные пути решения: от дробления фрагментов с помощью лазеров, полива фрагментов водой, с тем, чтобы они быстрее упали на Землю, до магнитных ловушек.
- Самый простой способ - это мусорить как можно меньше. К сожалению, меры, которые рекомендовало ООН - это именно рекомендации. Им можно следовать, можно не следовать - пока никаких последствий не будет.
- Игорь Евгеньевич, к вам личная просьба, все-таки за мусором следить осторожно, чтобы ситуация на МКС больше все-таки… Одно дело - беспилотные летающие аппараты, другое дело - МКС. Тем более, в скором времени на МКС будет 6 человек.
- В принципе, у нас сейчас складывается уникальная ситуация, когда наша страна в области исследований высокоорбитального космического мусора - на самых передовых рубежах. И мы являемся законодателями мод в области исследований суборбитального космического мусора. Больше, чем знаем мы, не знает никто в мире. [4].
Roscosmos.ru