Космический мусор

Краткая аннотация.

Работа посвящена изучению проблем в освоении космоса. Для этого выбрана тема: «Космический мусор».

 Проведен анализ научно – популярной литературы и систематизированы сведения о возникновении космического мусора. Приведены сведения о том, какой ущерб наносится поверхности земли, Мировому океану и атмосфере в результате космической деятельности.

Содержание:

Введение

Актуальность. Проблема засорения околоземного космического пространства «космическим мусором» как чисто теоретическая возникла по существу сразу после запусков первых искусственных спутников Земли в конце пятидесятых годов. Официальный статус на международном уровне она получила после доклада Генерального секретаря ООН под названием «Воздействие космической деятельности на окружающую среду» 10 декабря 1993 г., где особо отмечено, что проблема имеет международный, глобальный характер: нет засорения национального околоземного космического пространства, есть засорение космического пространства Земли, одинаково негативно влияющее на все страны, прямо или косвенно участвующие в его освоении.
Необходимость мер по уменьшению интенсивности техногенного засорения космоса становится понятной при рассмотрении возможных сценариев освоения космоса в будущем. Если прекратить запускать корабли в космос уже сейчас, то к 2055 году только за счет фрагментации уже имеющихся на орбите объектов искусственного происхождения число вновь образующихся обломков начнет превышать количество падающих на Землю. Орбитальная свалка начнет «саморазмножаться», что поставит под сомнение возможность безопасных полетов в космос вообще.
Проблема утилизации космического мусора в настоящее время является одной из приоритетных в освоении околоземного пространства.

Новые достижения в космонавтике, полеты космических аппаратов и их результаты буквально революционизируют наши знания о Вселенной и создают более прочную базу для ее дальнейшего исследования.

Освоение космоса приносит огромную практическую пользу. Оборотная сторона – негативное воздействие космической техники на среду обитания и само космическое пространство. В результате резкого увеличения числа запусков ракет-носителей и других аппаратов, а также связанных с этим последствий все чаще происходит загрязнение земной и околоземной среды. Обострение экологической ситуации на нашей планете в значительной степени связано с ограниченностью пространства Земли.

 В ближайшем будущем космическое пространство будет использоваться  не только для научно-исследовательских, но и для производственных целей.

Космический мусор - это страшно и опасно. Он угрожает находящимся в эксплуатации спутникам и Международной космической станции. В будущем мусор может стать препятствием для пилотируемых полетов и запусков, новых космический аппаратов. Эта тема становится еще более актуальной, т.к. космос уже перестал быть исключительно объектом исследования, он превратился в своего рода товар – примером тому могут служить не только многочисленные запуски «коммерческих» спутников, но и космический туризм.

Основная цель проекта:

Изучить экологию околоземной среды, поверхности Земли и Мирового океана в результате запусков космических аппаратов.

 В ходе выполнения работы я поставил перед собой следующие задачи:

1. Изучить имеющуюся информацию о загрязнении околоземного пространства, которое происходит в результате освоения Космоса;

2. Систематизировать имеющиеся сведения и на их основе составить  диаграммы, дающие представление о масштабах проблемы;

3. Привести сведения о том, какой ущерб наносится поверхности земли, Мировому океану и атмосфере в результате космической деятельности;

4. Указать пути решения проблемы космического мусора

Предмет исследования: Космический мусор

Объект исследования:  Влияние  космического мусора в результате запусков космических аппаратов на загрязнение околоземного пространства.

При этом мало кто задумывается о том, куда деваются обломки отработавших космических аппаратов, как реагирует земная атмосфера на многочисленные вторжения ракет-носителей, что происходит с ракетным топливом и других подобных вопросах.

1.Экология космоса. «Космический мусор»

 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. Суть в том, что 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.

За менее чем 50 лет космической эры на орбиты вокруг Земли было выведено свыше 11000 космических аппаратов, из них около 4 000 до сих пор продолжает находиться там. Еще большее количество мелких частей и фрагментов возникает в околоземном пространстве в результате неудачных запусков и случайного или преднамеренного разрушения космических аппаратов и ракетных ступеней. Согласно данным экспертов НАСА, общее количество объектов земного происхождения только в ближнем космосе превышает 4 000 000 и ежегодно увеличивается на 250-300 тыс. единиц. Таким образом, можно выделить две основные причины появления космического мусора на орбитах.

Во-первых, это остающиеся там «мертвые» аппараты.

Спутник, запущенный на орбиту высотой 15000 км, способен просуществовать на ней 10 000. лет

На период с 2001 по 2002 год был намечен запуск почти 300 спутников, что на 75% больше, чем за два предыдущих года. Эти данные позволяют оценить темпы загрязнения околоземного пространства искусственными объектами.

Во-вторых, космические аварии.

К примеру, в результате взрыва французской ракеты «Ариан» в 1986 году, образовалось около 3000 обломков с габаритами, которые можно проследить наземными средствами, а более мелких - неисчислимое количество. Когда падала американская орбитальная станция «Скайлэб» (1979г.), то она оставила «хвост» металлических и пластиковых осколков протяженностью более 1000 км.  

Столкновение любого фрагмента размером более 1 см с действующим спутником опасно для последнего из-за большой кинетической энергии осколка и может стать причиной прекращения его функциональной деятельности (это еще не самое худшее последствие, если учесть, что на спутнике может находиться ядерный реактор).

Огромные скорости в состоянии превратить очень маленький предмет в своеобразную смертельно опасную «космическую пулю». Столкновение даже с мелкими частицами космического мусора может нарушить нормальную работу космических аппаратов. Поскольку общее количество «космического мусора» постоянно растет, положение все обостряется и близки времена, когда на проблему засорения околоземного пространства уже нельзя будет махнуть рукой.

На приведенной иллюстрации (приложение №1) видно, как может выглядеть наша планета, окруженная облаком космических объектов. В реальности картина может оказаться еще ужаснее.

2.Вклад стран в загрязнение околоземного пространства

Сведения о заселенности околоземного пространства объектами искусственного происхождения поступают из специальных Служб контроля космического пространства, функционирующих как в России, так и в США. Они оснащены радиолокационными, оптическими и оптико-электронными системами слежения. В их задачи входят наблюдение, отождествление и каталогизация искусственных объектов. Российские и американские каталоги содержат их около 9000. Полученная Службами контроля информация используется для анализа состояния экологической обстановки в космосе.

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 составлена следующая диаграмма (приложение №2), позволяющая наглядно оценить степень «вклада» различных стран в засорение околоземного пространства крупными неуправляемыми объектами.

3.Распределение космического мусора по высотам орбит

В ближней части околоземного пространства, на высотах ниже 400 км, то есть в области полета пилотируемых аппаратов, имеется большое количество космического мусора, но эти объекты сравнительно недолговечны: через несколько лет после образования они сгорают в атмосфере Земли.

На высотах 850-1200 км летают метеорологические спутники и спутники дистанционного зондирования Земли, а также большая часть спутников с ядерными энергетическими устройствами. Последние на этих высотах могут существовать сотни лет до полного исчезновения радиационной опасности. Случаи досрочного разрушения возможны вследствие соударения с частицей размером меньше 0.1 см, летящей со скоростью пули -10 км/с.

Геостационарная орбита плотно заселена объектами космической индустрии – спутниками - стационарами. В настоящее время там находится около 800 объектов. Ежегодно к ним прибавляется два-три десятка новых стационаров и значительное количество обломков разрушившихся по разным причинам спутников.

Полезное население высоких орбит составляют телекоммуникационные спутники связи, научные, военные и метеорологические спутники. С 1963 года на высокие орбиты было запущено 400 спутников, около 100 из них все еще активны, 200 уже не функционируют, и, тем не менее, большинство из них все еще остается на орбите. Там же находится еще около сотни верхних ступеней ракет и других объектов, обнаруженных в ходе исследований. Специалистам известно, по крайней мере, о 3-4 взрывах, произошедших на этих орбитах, но вот их причины так и не установлены.  Приложение №3.

Рассмотрев распределение космического мусора по высотам орбит можно сделать вывод, что на всех орбитах имеется космический мусор, но на всех орбитах происходит механизм самоочищения по разному.

4.Способы очистки космоса от мусора

К сожалению, на данный момент эффективных способов уничтожения космического мусора не существует. Собирать обломки при помощи американских шаттлов безумно дорого, да и челноки вот уже несколько лет стоят на приколе. Еще большее безумие сжигать космический мусор при помощи лазера, поскольку расплавленный металл, остывая, превратится в смертоносную «шрапнель», которая расползется по орбите, еще больше загрязнив космос. Заменить многоступенчатые ракеты многоразовыми системами тоже пока не представляется возможным, слишком уж они дороги.

Уже были предложены следующие способы утилизации космического мусора:

Способ I: использовать магнит, укрепленный на специальном спутнике, который будет    притягивать    металлический    мусор.    Затем    этот    магнит    с    мусором отстыковывается от спутника и сгорает в атмосфере Земли.

Способ II: неметаллический мусор захватывается способом космического траления, когда между двумя спутниками будет растянут особый трал, захватывающий  мусор.

Способ III: создать спутник большой массы и запустить его на орбиту вокруг Земли, придав ему вращательное движение. Получившаяся гравитация будет искривлять траектории движения обломков на орбите и отправлять их в атмосферу Земли, где они и сгорят.

Способ IV: ученые изобрели новый способ борьбы с космическим мусором. Как это работает? На высотах ниже 900 км плотность земной атмосферы достаточна, чтобы тормозить космические объекты, заставлять их сходить с орбиты и сгорать в атмосфере. Но выше этой границы мусор меньше 10 см в диаметре может оставаться столетиями. Ученые из Военно- морской исследовательской лаборатории (США) предложили создать вокруг всей Земли на высоте 1,1 тыс. км облако из вольфрамовой пыли. Эта пыль, «прилипая» к мусору, затормозит обломки и сдвинет их ниже высоты 900 км.

Я поддерживаю идею о том, что надо принять специальное международное законодательство обеспечивающее сохранение экологии космического и околоземного пространства.  Необходима программа, в которую должны быть включены вопросы:

- определение состояния и прогноз засорения космоса;

- космические наблюдения;

- создание уникальных космических платформ длительного функционирования;

- исследование способов и средств очистки околоземного пространства от «космического мусора».

Заключение

Предотвращением дальнейшего загрязнения космического пространства занимаются несколько международных комиссий, в том числе под эгидой ООН. Космос постепенно превращается в зону вложения капитала, а коммерсантов всегда интересовали вопросы страхования рисков и возмещения потерь в результате тех или иных форс-мажорных обстоятельств. К примеру, кто должен отвечать, если старый безжизненный спутник или разгонный блок ракеты, запущенной одним государством, протаранит автоматическую станцию, принадлежащую другой стране? Пока на этот вопрос ответа нет, хотя подобные прецеденты уже имели место. И хотя частные космические компании делают только первые шаги, сам факт их появления на свет подтолкнул к выработке единых международных правил. В настоящее время интенсивно вырабатываются новые требования к космической технике, определяются зоны работы спутников и оговариваются методики захоронения выработавших свой срок аппаратов. То, что для разработки стратегии по удалению космического мусора есть еще пара десятилетий, хорошо. Потому что сейчас решения нет. Ученые имеют множество идей, от наземных лазеров до космических аппаратов с сетями для сбора мусора. Но эти идеи хороши на бумаге, их реализация зачастую невозможно. А если даже и возможна, то она потребует международного сотрудничества. Также как МКС – международный проект, следующим таким проектом может стать уборка в космосе.

Список используемой литературы:

1. Доклад Комитета по использованию космического пространства ... 

www.oosa.unvienna.org/pdf/gadocs/A_67_20R.pdf

2. Космос и экология

epizodsspace.airbase.ru/bibl/znan/1991/7/7-kosm.html

3. Космического мусора на околоземной орбите стало слишком ...

ria.ru/science/20110902/428614251.html

4. Доклад эксперта - Московской международной модели ООН

www.modelun.ru/reports/KOPUOS2013.pdf

5. Навигация: события, мероприятия, законодательство

www.federalspace.ru › ... › Новости › Новости ГЛОНАСС

6. Космический мусор на Орбите

forumru.tele-satinfo.ru/index.php?topic=37063.0;all

Приложение

№1.

№2.

№3.