Экология космоса


Так, по прогнозам ЦНИИмаш*«Центральный научно-исследовательский институт машиностроения», головной институт Государственной корпорации по космической деятельности «Роскосмос», к 2030 году количество техногенных космических объектов в околоземном пространстве увеличится в два раза. Получается, совсем скоро земная орбита будет напоминать свалку на обочине дороги, где вместо стаканчиков и пакетов — обломки космических аппаратов, отработанные ступени ракет-носителей, последствия взрывов, столкновений и испытания противоспутникового оружия.


RB.RU изучил ситуацию и пообщался с экспертами, чтобы разобраться, какие меры предпринимаются для того, чтобы ликвидировать космомусор и предотвратить его появление в будущем.


 

Наблюдения скоро будет недостаточно


Космические отбросы способны нанести серьезный ущерб: падая в населенных районах или сталкиваясь с действующими с космическими аппаратам. Согласно подсчетам NASA, вероятность того, что кто-то получит травму из-за падения обломка с неба, составляет 1:3200, однако столкновение в космосе выглядит куда более реальным. 

Речь не только о крупных фрагментах — даже крупинка может быть серьезной угрозой. Так, в 2016 году астронавт Европейского космического агентства (ESA) поделился фотографией 7-миллиметрового следа на иллюминаторе МКС, причиной которого стало что-то вроде крошечного кусочка краски и частички металла. Все потому, что объекты на орбите разгоняются до 15 км/с — для сравнения, начальная скорость пули, вылетающей из автомата Калашникова, около 900 м/с.

Экология космоса

Панель солнечной батареи станции «Мир» с повреждениями от микрометеоритов и кусочков космического мусора

 

Хотя математически сейчас вероятность столкновения космоаппаратов с мусором невелика — десять в минус пятой степени за 80 лет — аварии уже происходят, и каждая из них провоцирует новый мусорный «всплеск». Яркий пример — столкновение в 2009 году искусственных спутников, неработающего «Космос-2251» и действующего Iridium 33: оба тела полностью разрушились, образовав свыше 600 обломков.


«Зоной огня» становится не только низкая орбита в диапазоне 160 км от планеты. Моделирование, проведенное специалистами из ESA, ясно показало — обломки, образованные взрывами и столкновениями, в течение нескольких десятилетий распределятся на орбитах от 400 до 800 км. 

Пока что с проблемой частично удается справляться — часть хлама сгорает при входе в атмосферу, часть улетает в дальний космос, а оставшиеся объекты (а таких большинство) каталогизируют и отслеживают, чтобы скорректировать вектора полета космических аппаратов. 

В частности, в США задачей мониторинга космического мусора и предотвращения возможных аварий занимается командование Space Surveillance Network, подотчетное Министерству обороны. Службы по наблюдению за космическими останками и предотвращению столкновений развиты и в Европе — там функционируют такие программы контроля околоземного пространства, как ESA Space Debris Telescope, TIRA, EISCAT. В России за мониторинг отвечает система «Млечный путь» (ранее АСПОС) «Роскосмоса». Собранные данные публикуются в каталогах космических объектов: в США это NORAD, в ЕС — DISCOS, а в России — ГИАЦ АСПОС ОКП. 

Чтобы повысить качество «слежки», в мае 2020 года космическое агентство Великобритании выделило миллион фунтов стерлингов на гранты по развитию ИИ-технологий, которые смогут анализировать существующие базы данных и искать новые способы мониторинга космических объектов.

 

Космическая пена-паутина, магниты для мусора и электрогарпуны


Следующий логичный шаг после наблюдения — уборка. Правда, впервые техногенный космический мусор на низкой околоземной орбите был пойман только в 2019 году британским спутником RemoveDebris с помощью продвинутых гарпуна и сети.

RemoveDebris ловит обломок спутника на орбите

 

Успехи в этом направлении также делает японская компания Astroscale — в марте их новый спутник ELSA-d был запущен на орбиту. В ближайшие месяцы он начнет борьбу с мусором: с помощью мощного магнита будет хватать другие спутники и сбрасывать их на более низкую орбиту, где они будут сгорать при входе в атмосферу. Правда, пока что ELSA-d умеет захватывать только спутники с совместимыми стыковочными пластинами (сейчас они установлены на спутниках OneWeb). 

В беседе с RB.RU Элисон Хауэлетт, специалист по связям с общественностью Astroscale, отметила, что компания планирует еще несколько миссий. Ближайшая, по мониторингу разгонного блока ракеты, начнется в течение пары лет в сотрудничестве с японским агентством аэрокосмических исследований JAXA. Кроме того, отделения компании в США и Израиле работают над превентивными мерами — продлением срока службы спутников на геостационарной орбите.

Довольно близко к реализации проекта сбора мусора приблизилось и ESA — спонсируемый им швейцарский проект ClearSpace разрабатывает аппарат, который в 2025 году должен захватить манипуляторами старый адаптер полезной нагрузки, оставшийся на орбите от европейской ракеты Vega, и свести его в атмосферу Земли для уничтожения.


Перспективный проект есть и у ученых «Российских космических систем», но пока он реализован только на бумаге. Сотрудник холдинга, инженер-исследователь Мария Баркова, еще в 2012 году изобрела концепцию орбитального мусороуничтожителя. По задумке, для ловли мусора используется специальная титановая сеть: фрагменты улова дробятся внутри, затем с помощью химической реакции перерабатываются в жидкое состояние и используются в  качестве реактивного топлива. Такой цикл позволит чистильщику работать до 10 лет.

Другой громкий российский проект — StartRocket. Они планируют уменьшить количество космомусора с помощью собственной пенной липкой ловушки. В теории это выглядит так: несколько малых самоуправляемых спутников захватывают фрагменты космического мусора и спускают их с орбиты с помощью клейкой пены на основе полимеров, после чего мусор сгорает в атмосфере. В настоящее время StartRocket проводит серию экспериментов, а первый орбитальный тест запланирован на 2023 год. Параллельно стартап работает над использованием солнечного света для показа рекламы из космоса.


Аппарат Startrocket

 

Это только часть проектов по космической уборке — большое количество идей остаются нереализованными или ждут финансирования. Но способов противодействия космическому мусору разработано действительно много: от распространенных вроде дробления крупных фрагментов и увода с орбиты, до оригинальных вроде сбивания лазером и переработки в топливо. 


Читайте по теме: «Если мы будем мешать астрономам работать, пусть сделают перерыв»


Как подчеркнул Владилен Ситников, основатель StartRocket, все концепции можно разделить на два основных формата: ударный (например, гарпун, лазер и т.д.) и захватный (магниты, пена, манипуляторы, сетки и т.д.). По словам Марии Барковой, причина разнообразия в том, что какой-то один способ противодействия для всех типов космического мусора использовать невозможно. Например, мелкий космический мусор (менее 5 мм) не получится поймать сетью, а крупный космический мусор (более 10 см) бесполезно останавливать газом. 

На вопрос об экологичности методов борьбы с космическим балластом Владилен Ситников указал, что максимально безопасен тот способ, который не приведет к дальнейшему размножению мусора: «Физический контакт на орбите, тем более металлических объектов, рискует спровоцировать появление новых фрагментов. Скажем, лазерный луч или захват клешней порождает обломки более мелкой фракции. Тогда как пена, например, не обладает значимой массой, а значит и разрушительной силой, плюс со временем самостоятельно исчезает под действием космической радиации».

 

Что мешает делать космос чище: мнение Astroscale


Судя по тому, что проектов единицы, а не тысячи, очистка ближнего космоса — очень трудное дело. RB.RU узнал у Astroscale как одного из ключевых игроков на рынке, что именно тормозит решение вопроса с орбитальным мусором. Как выяснилось, основных причин несколько: 

  • Повышенная сложность разработки. Строительство спутника, не говоря уже о поиске, сборе и уничтожении частиц мусора, пока что чрезвычайно сложная задача с инженерно-технической точки зрения.
  • Несогласованная международная политика. Нет единого ведомства, которое бы осуществляло контроль деятельности в космосе, поэтому общие правила установить пока что трудно.
  • Недостаток бюджетирования. Правительственные миссии провоцируют большую часть существующего мусора на орбите, так что финансирование кампаний по удалению особенно опасных фрагментов, таких как ракеты разгонного блока, должно лечь на плечи государств. Это уже реализуется силами ESA и JAXA, но этому принципу должно следовать больше стран.
  • Затрудненное привлечение бизнес-партнеров. Компании, в частности, коммерческие спутниковые операторы, должны осознать, что уборка орбит — это не только экологическая проблема, но и проблема устойчивости бизнеса. 

«Постепенно люди начинают осознавать, что если они хотят продолжать работу с космосом, нужно начинать заботиться о нем. Пожалуй, ярче всего это иллюстрирует то, что в 2019 году ООН принял 21 руководящий принцип по долгосрочной устойчивости космической деятельности, — делится Элисон Хауэлетт, специалист по связям с общественностью Astroscale. — Потом, в 2020 году, был разработан рейтинг устойчивости в космосе*Инициатива ВЭФ, направленная на содействие добровольным шагам спутниковых операторов по уменьшению засорения космического пространства, столкновений на орбите и неустойчивых космических операций.
, и Нобу Окада, основатель Astroscale, сыграл в этом ключевую роль. Растет число организаций, выступающих за ответственное поведение в космосе, например, пару лет назад появилась Коалиция по космической безопасности». 

 

Профилактические меры

Итак, на сегодня не существует реальной возможности для массового активного удаления космического мусора с орбиты. Поэтому не менее важно разобраться с первопричиной: найти решение, как продлить жизнь действующим спутникам, и тем самым сократить необходимость вывода новых аппаратов на орбиту.


Уже есть несколько инициатив по эффективному использованию ресурсов в космосе. Например, в спутники широкополосной связи OneWeb встроены стыковочные панели, с которыми работает аппарат-чистильщик ELSA-d. В перспективе это поможет не только уводить с орбиты отработавшие аппараты, но и ремонтировать их. Американская военно-промышленная корпорация Lockheed Martin тоже работает над продлением срока жизни спутников: у них в разработке проект по их дозаправке. 

Над устойчивым развитием космоса трудятся не только крупные игроки, но и небольшой бизнес. В этом плане уже проявил себя Momentus, американский стартап с российскими корнями. Он занимается разработкой различных версий космических буксиров для микроспутников и предлагает эффективный расход топлива за счет плазменного двигателя.

Еще один проект, Success Rockets, ведет работы над собственными сверхлегкими ракета-носителями, спутниковыми платформами малых космических аппаратов и космическими буксирами для низких околоземных орбит. Все эти решения по межорбитальным маневрам помогут продлевать жизнь космическим машинам и затормозить разрастание «мусорного кольца» вокруг Земли.

Фрагменты мусора постоянно сталкиваются друг с другом, что приводит к эффекту домино: абсолютно неконтролируемому делению объектов и лавинообразному нарастанию проблемы. Согласно математическим расчетам, столкновение двух обломков приводит в среднем к появлению еще шести-семи небольших объектов. 


Как подчеркивают собеседники RB.RU, если не заняться вопросом вплотную, уже в ближайшее десятилетие с большой долей вероятности ближний космос станет непригоден для полетов, а еще человечество потеряет доступ к мониторингу погоды, GPS и даже интернету. 

Экология космоса

Мария Баркова, инженер-исследователь, сотрудник РКС

Околоземное пространство уже стало свалкой благодаря росту темпов космической деятельности. Но пока «гром не грянет, мужик не перекрестится». Если не предпринять действия на опережение, то вскоре мы попросту не сможем запускать аппараты, не рискуя их уничтожением в результате столкновения с мусором.

Но, конечно, это нереально — тогда человечество скатится в лучшем случае в XIX век. Поэтому наиболее адекватным способом видится подражание природным циклам: в любой экосистеме есть падальщики, и в космосе такими существами должны стать сборщики космического мусора в самом широком понимании этого слова.


Экология космоса


Михаил Кокорич, основатель Momentus

Скорее всего, глобальные шаги к исправлению ситуации будут сделаны, когда произойдут заметные столкновения космических объектов. Это подтолкнет регуляторы разных стран к выработке общих правил игры. Думаю, в этом смысле на руку сыграет развертывание мегагруппировок спутников, таких как Starlink, Quiper, OneWeb.


Экология космоса

Владилен Ситников, основатель StartRocket

Как только появится возможность купить билеты в круиз до Луны или хотя бы на орбитальный полет, вопрос встанет максимально серьезно. Сейчас заботой о человечестве заняты единицы энтузиастов, которые понимают, — если не они, то никто. 


Экология космоса

Олег Мансуров, генеральный директор Success Rockets

Худший сценарий предполагает, что основная часть космических компаний и национальных агентств еще долго будет закрывать глаза на эту проблему. При хорошем сценарии в ближайшие годы удастся создать международную систему по уборке космического мусора. Такая система может существовать за счет сборов со всех выводимых космических аппаратов.

Источник: rb.ru

РЕФЕРАТ

Дисциплина: «Основы экологии человека»

Исполнитель: студент 223 группы

Шошин Никита Сергеевич

Преподаватель: кандидат медицинских наук

Юнацкая Татьяна Алексеевна

Омск 2015

Содержание

Введение

Глава 1. Освоение космоса: перспективы и проблемы

Глава 2. Общие вопросы экологии космического пространства

Глава 3. Воздействия запусков космических ракет на околоземную среду

Глава 4. Озоновый слой

Глава 5. Проблема космического мусора

5.1 Способы очистки космоса от мусора

Глава 6. Мониторинг околоземного космического пространства

Заключение

Введение

Век освоение космоса приносит огромную практическую пользу. Например, теперь в нашем распоряжении надежная спутниковая теле-радио связь, интернет, точные прогнозы погоды и многое другое. Неизмеримо расширились возможности получения информации о Вселенной. Впервые стало реально получение информации из космоса о Земле, ее биосфере.

Оборотная сторона — негативное воздействие космической техники на среду обитания и само космическое пространство. В связи с этим — обострение экологической ситуации на нашей планете, которое связано с ограниченностью пространства Земли.

На основании вышесказанного проанализируем данную проблему, выделим причины, по которым происходит загрязнение околоземного космического пространства, предложим способы очистки от мусора, и сделаем выводы.

Глава 1. Освоение космоса: перспективы и проблемы

космос экология загрязнение мусор

На заре космической эры состоялось несколько научных симпозиумов, участники которых пытались определить перспективы развития космонавтики. Специалисты разных областей были единодушны в том, что в условиях мирного развития цивилизации освоение космоса открывает принципиально новые возможности для повышения научно- технического потенциала человечества.

В 70-х годах были выдвинуты некоторые принципиально новые идеи и получены новые экспериментальные данные, определившие пути дальнейшего освоения космического пространства. Основной тенденцией в освоении околоземного космического пространства стало решение широкого круга прикладных задач с помощью самой разнообразной космической техники.

В связи с созданием модульных долговременных орбитальных станций нового поколения и необходимостью сооружения других крупногабаритных космических конструкций (например, многоцелевых космических платформ, орбитальных радиоастрономических комплексов и т. д.) все большую актуальность приобретает проведение в космосе строительно-монтажных работ.

Но вне зависимости от конкретных путей дальнейшего развития космонавтики расширение масштабов хозяйственной деятельности человека в космосе в будущем может потребовать решения проблем экологии околоземного космического пространства, являющихся до известной степени характерными и земной экологии: проблемы воздействий космических транспортных средств на околоземное космическое пространство и проблемы его загрязнения выбросами газообразных, жидких и твердых отходов из космических производственных комплексов. Конечно, обострения этих проблем можно ожидать, по-видимому, лишь в следующем столетии, однако очень важно уже сейчас глубоко и тщательно изучать все виды антропогенных воздействий на космическую среду, а так же анализировать экологические перспективы деятельности в космосе.

Глава 2. Общие вопросы экологии космического пространства

Термин «космос» происходит от греческого слова kosmos — мир, Вселенная. Понятие «экология космоса» можно определить как совокупность научных и практических проблем, связанных с эксплуатацией ракетно-космической техники и её влиянием на окружающую среду.

Космическая техника открывает возможности по-новому поставить изучение нашей планеты. Спутники обеспечивают точность работы навигационных систем во всём мире, а космические системы позволяют функционировать спутниковому телевидению, прогнозировать погоду, разведывать полезные ископаемые и т. п. Спутники раннего вооружения ядерных взрывов и других техногенных катастроф позволяют получать информацию практически в реальном времени.

Но интенсивное освоение космического пространства может привести к весьма ощутимым техногенным воздействиям на окружающую среду, последствия которых трудно предсказать.

Эксплуатация ракетно-космической техники связана с воздействием на природную среду в масштабах как экосферы Земли (литосфера, атмосфера, гидросфера), так и вселенной (солнечная система, галактика).

Космическая экология ставит ряд экологических проблем, важнейшими из которых являются:

— вредное воздействие продуктов сгорания ракетного топлива на атмосферу Земли;

— проблемы разрушения озонового слоя Земли и электронной компоненты в атмосфере;

— засорение космического пространства фрагментами ракетно-космической техники;

— необходимость отчуждения под районы падения отделяющихся частей ракет-носителей по трассам их пусков больших участков земли;

— эстетический вред.

Отрицательное значение техногенных воздействий на окружающую среду происходит уже на этапе выведения ракет на орбиту.

Любой космодром — это зона повышенной опасности. Почвы загрязнены солями тяжёлых металлов (хром, никель, марганец, цинк) и органическими соединениями (нефтепродукты, этиленгликоль). Грязь из почвенного слоя преобразуется в пыль и попадает в водоёмы, действуя негативно на растительность, рыб, других обитателей, накапливаясь в донных отложениях. Туда же попадают поверхностные сточные воды.

На космодроме соседствуют горючие и воспламеняющиеся компоненты ракетных топлив и источники воспламенения в виде искр. Кроме того, ракетное топливо весьма токсично. Поэтому безопасности лиц, обслуживающих космодромы, предстартовую подготовку, сам старт, а также космонавтов, уделяется особое внимание. Главное на космодроме — защитные технические сооружения.

Шумы техногенного происхождения вредно воздействуют на человека. Они вызывают расстройства в деятельности нервной и эндокринной систем, желудочно-кишечного тракта, вестибулярного аппарата. Зона воздействия шума уменьшается лесопосадками.

Даже запуск ракеты сказывается негативно на состоянии окружающей среды. Отработанные газы отравляют биосферу, прохождение ракеты в атмосфере влияет на её состав и движение, возвращение ступени ракеты создаёт угрозу живым существам. Космос всё больше засоряется космическим металлоломом.

Глава 3. Воздействия запусков космических ракет на околоземную среду

Уже в 60-х годах исследователи, проводившие наблюдения ионосферы во время запусков мощных ракет-носителей, обратили внимание на необычные явления в ионосфере: после запуска ионосфера, казалось бы, исчезает вблизи следа ракеты, но через час-другой картина нормальной ионосферы восстанавливалась. Было высказано предположение, что газы, выбрасываемые в ионосферу при полете ракеты, «выталкивают» разреженную ионосферную плазму. В результате в ионосфере образуется область с пониженной плотностью плазмы — «дыра», которая после расплывания облака газа снова затягивается.

Толчком к дальнейшему исследованию явлений в ионосфере, сопровождающих запуски ракетносителей, стало обнаружение так называемого «Скайлэб- эффекта», который был выявлен при запуске в мае 1973 г. мощной ракеты- носителя «Сатурн-5», выводившей в космос станцию «Скайлэб». Двигатели ракеты-носителя работали до высот 300—400 км, т. е. в F-области ионосферы, где располагается максимум ионизации ионосферы. Сопоставление же данных по концентрации электронов в ионосфере при запуске станции «Скайлэб» и за сутки до того показало, что эта концентрация после запуска ракеты-носителя уменьшилась на 50%, причем площадь возмущения в ионосфере по данным наблюдений радиомаяков достигла приблизительно 1 млн. кв. км.

Данные по ионосферным возмущениям при запусках мощных ракет-носителей подтвердили необходимость тщательного и всестороннего исследования воздействий существующих и перспективных транспортных космических систем на околоземную среду. К настоящему времени проведен также ряд экспериментальных исследований и модельных оценок влияния, которое оказывают выбросы двигательных установок этих систем на химический состав атмосферы.

Так, частицы аэрозоля, выброшенные двигателями ракет-носителей, могут существовать в стратосфере до года и более, что может сказаться на тепловом балансе атмосферы. Кроме того, такие продукты сгорания, как соединения хлора, азота и водорода, являются катализаторами реакций с участием молекул озона и их роль в фотохимическом цикле озона велика, несмотря на их относительно малые концентрации в стратосфере.

Ионосферу «загрязняют» не только запуски ракет-носителей. При полетах больших космических аппаратов, например орбитальных станций, в результате микротечений и газоотделения материалов, а также работы различных бортовых систем образуется уже упоминавшаяся собственная атмосфера космических аппаратов, параметры которой могут существенно отличаться от характеристик окружающей среды. По измерениям параметров среды возле станции «Скайлэб» и МТКК было зарегистрировано увеличение давления возле этих космических аппаратов на 3—4 порядка по сравнению с давлением в окружающей атмосфере. Были отмечены также заметные изменения в нейтральном и ионном составе, обусловленные газовыделением материалов станции, в электромагнитных излучениях, потоках заряженных частиц.

Глава 4. Озоновый слой

Вопросам разрушения озонового слоя Земли уделяется большое внимание.

Озоновый слой, несмотря на малые размеры, играет огромную роль в сохранении жизни на Земле. Он поглощает наиболее жёсткую и опасную часть ультрафиолетового излучения, которое губительно действует на все виды бактерий и планктон, т. е. на основание всей биологической пирамиды. Нарушение первичного элемента экопирамиды вызовет гибель морской флоры и фауны.

Фитопланктон перерабатывает углекислый газ и высвобождает чистого кислорода больше, чем все леса планеты. Уменьшение фитопланктона приведёт к тому, что в атмосфере будет оставаться лишний углекислый газ и Земля задохнётся.

Кроме того, от воздействия ультрафиолетового излучения происходят мутации флоры и фауны, сельскохозяйственных культур и домашних животных, нарушается иммунная система человека, увеличивается рост раковых, инфекционных и вирусных заболеваний. Всё это происходит потому, что жизнь на планете адаптирована только к мягкому спектру ультрафиолетового излучения Солнца.

Уменьшение озонового слоя приведёт к увеличению нагрева Земли, усилению ветра, наступлению пустынь и резкому изменению климата.

При запуске ракет в атмосферный газ выбрасывается большое количество молекул воды, они разрушают озоновый слой, а в ионосфере образуются дыры диаметром в сотни километров. Под озоновой дырой понимают пространство в ионосфере, характеризующееся понижением концентрации озона. Так как воды на больших высотах нет, то даже сам факт её появления в ионосфере становится фактом загрязнения природной среды и нарушением естественного равновесия. Могут возникнуть искусственные облака и зоны пониженной плотности, что вызывает нарушение связи. Наблюдаются также аномальные свечения.

Разрушение озонового слоя, при запусках космических ракет, образование озоновых дыр совпадает с началом полётов «Шаттлов». В результате полётов «Шаттла», стратосферных самолётов, запусков ракет и использования фреонов к настоящему времени произошло истощение озонового слоя на 8-9%. Трёхсот запусков «Спейс шаттла» достаточно, чтобы полностью уничтожить озоновый слой Земли.

Полное исчезновение озонового слоя означало бы полное прекращение высших форм жизни на планете. Потому сохранение озонового слоя — глобальная задача человечества. Однако до сих пор действующих средств защиты озонового слоя от воздействия ракетоносителей, от выбросов продуктов сгорания ракетного топлива в атмосферу пока нет.

Глава 5. Проблема космического мусора

Рассматривая снимки околоземного пространства учёные видят, что человек успел намусорить и в космосе. Первый рукотворный аппарат был запущен в околоземное пространство 4 октября 1957 года. Каждый год производится около 100 новых запусков.

Прошло 54 года, и за это время в космосе по воле человека появилось около 12 000 различных объектов размером более метра. Количество элементов, чьи размеры не превышают сантиметра, исчисляются сотнями тысяч. Часть из них давно вышла из строя, другая же находится в рабочем состоянии и все они способствуют загрязнению пространства вокруг Земли.

Все искусственно созданные объекты, их фрагменты, которые перестали выполнять заданные функции, называются «космическим мусором» или, по международным стандартам, space debris. Это могут быть крупные аппараты, их обломки, последние ступени ракет. Происходит это при полном или частичном разрушении космического аппарата или иного объекта, например, при его взрыве или столкновении с частицей космического мусора, при подрывах аппаратов в аварийных случаях, а также с целью ликвидации носителей специнформации. Даже инструменты, утерянные космонавтами при выходе в открытый космос, становятся космическим мусором.

Часть объектов космического мусора пребывает на орбите, удалённой от центра Земли на 13 000 километров. В этой зоне космический мусор может находиться целую вечность, а именно 1000 лет и более.

Каждый год сотни тонн различных тел попадают в атмосферу, большинство из них сгорает, до Земли доходят единицы. Некоторые объекты преодолевают атмосферные слои и оказываются на Земле. Так в США кусок астероида упал на капот автомобиля, а в Китае пробил крышу дома. Был зарегистрирован случай, когда объект ударил человека по голове! И всё-таки наша атмосфера пока нас бережёт.

Проблемой засорения околоземного космического пространства космическим мусором занимается координационный комитет по космическому мусору, в который входят Британия, Франция, Германия, Япония, Индия, США, Украина и Россия. Комитет вырабатывает правила конструирования, эксплуатации, экологической безопасности космических аппаратов на орбите и вывода их на Землю, а также пытается найти способы избавления от накопившегося мусора.

5.1 Способы очистки космоса от мусора

Способ очистки околоземного пространства

Плюсы

Минусы

Управляемый вход в атмосферу, при котором несгоревшие элементы падают в океан

Очистка от отработавших аппаратов околоземного пространства

1.Не решается проблема очистки от обломков

2.Загрязняется поверхность земли, атмосфера и океан

Космические аппараты снимаются с орбит с помощью специальных кораблей

1.Очистка околоземного пространства

2.Возврат аппаратов без ущерба окружающей среде

Не решается проблема очистки от обломков

Вывод в космос специальных мусоросборников

1.Наиболее тщательная очистка околоземного пространства

2.Технически осуществим

1.Высокие затраты

2.Технически сложен

Перевод самых опасных объектов из ближнего космоса на более высокие орбиты

1.Освобождение «популярных» участков орбит для действующих аппаратов

2.Не наносится ущерб поверхности Земли

Проблема очистки околоземного пространства решается локально за счет загрязнения более удаленных орбит

Глава 6. Мониторинг околоземного космического пространства

Мониторинг базируется на системе наблюдений и контроля природной среды. Для контроля загрязнении в нашей стране создана и функционирует

Общегосударственная система наблюдений и контроля за загрязненностью объектов природной среды (ОГСНК).

Все возрастающую роль в комплексном мониторинге природной среды играют дистанционные методы исследований, наблюдения и контроля с использованием космической техники.

В рамках космического мониторинга проводятся наблюдения и контроль загрязнений и антропогенных воздействий на биосферу, для чего используются снимки, получаемые на борту орбитальных станций, и данные дистанционного зондирования земной поверхности и атмосферы Земли с борта различных космических аппаратов. Космический мониторинг обладает рядом важных преимуществ по сравнению с другими методами наблюдения и контроля загрязнений природной среды, обеспечивая высокий уровень обобщения данных по загрязнению среды, глобальный охват антропогенных эффектов, оперативность получения информации по экологической ситуации в различных областях земного шара. Космический мониторинг существенно дополняет наземные, самолетные и корабельные средства наблюдений и контроля природной среды и позволяет объединить данные о состоянии окружающей среды на основе информации, полученной из космоса.

Мониторинг околоземного космического пространства должен основываться на проведении регулярных измерений и наблюдений наиболее важных параметров, характеризующих «качество» околоземной космической среды и ее изменения в результате антропогенных воздействий. При этом сразу возникает вопрос: какие параметры надо измерять и с какими требованиями к пространственной и временной частоте измерений? Ведь контроль антропогенных факторов и явлений в околоземном космическом пространстве затруднен из-за значительной естественной изменчивости среды, неопределенности и многообразия источников и факторов естественного и антропогенного происхождения, влияющих на околоземное пространство.

При этом необходимо решить комплекс проблем, связанных с разработкой методик и технических средств контроля, подготовкой и организацией систем наблюдений и измерений. Основой контроля околоземной космической среды должны стать прямые и дистанционные измерения параметров околоземного космического пространства с использованием аппаратуры, установленной на космических аппаратах, поскольку только космические средства наблюдений могут обеспечить глобальный и оперативный контроль за состоянием околоземной среды в естественных условиях и при антропогенных воздействиях.

С использованием критериев антропогенных воздействий можно будет определить возможные диапазоны антропогенных изменений параметров околоземного пространства. Совокупность этих критериев, применяемых для определения «качества» околоземной среды как части природной среды, вместе с данными прогноза антропогенных воздействий на околоземное космическое пространство является основой для экологоэкономических оценок.

Заключение

В ходе нашей проведенной работы мы выяснили, что рассмотренные выше различные антропогенные воздействия на околоземное космическое пространство изучены к настоящему времени далеко не полностью, а их степень опасности с точки зрения воздействия на биосферу и возможного изменения характеристик околоземной космической среды существенно различны.

Наиболее изученной к настоящему времени является проблема космического мусора. От успешного решения этой проблемы зависит возможность дальнейшего развития космической деятельности человечества.

Но, как известно, избавиться от загрязнения окружающей среды гораздо сложнее, чем предотвратить его загрязнение. Для сдерживания этого опасного процесса требуется безотлагательная работа и принятие специальных мер всеми участвующими в освоении космоса государствами.

Размещено на Аllbest.ru

Источник: revolution.allbest.ru

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Ленинградской области

«Лодейнопольский техникум промышленных технологий»

Экологические проблемы освоения космоса

Автор работы:

Шилкина Вероника Сергеевна

Группа 261. I курс. 08.01.10.

Мастер жилищно-коммунального хозяйства

Научный руководитель:

Кодлубай О.Е., преподаватель физики

ГБПОУ ЛО «ЛТПТ»

г. Лодейное Поле
2019
Содержание

Введение

3

Причины загрязнения околоземного космического пространства

4

Очищение околоземного космического пространства

7

Контроль экологического состояния околоземного пространства

7

Заключение

9

Список литературы

10
«Все элементы Вселенной имеют взаимосвязи,

все существа в этом мире связаны между собой».

Парацельс

Введение

Космос является общим достоянием человечества. Космическое пространство не находится под юрисдикцией какого-либо государства. Деятельность мировых стран в околоземном космическом пространстве играет важную роль в обеспечении их жизнедеятельности, национальной безопасности, экономического, научного и социального развития. Космическая деятельность сегодня как никогда раньше является частью разных коммерческих, научных, и военных проектов. Несмотря на ограниченное число государств, активно занимающихся космической деятельностью, околоземное пространство страдает от ее последствий. Поэтому очень важно уже сейчас глубоко и тщательно изучать все виды воздействий на космическую среду, а так же анализировать экологические перспективы деятельности в космосе.

В настоящее время проблема загрязнения космического пространства становится актуальной еще и потому, что она связана с проблемой загрязнения Земли. Проблема вызывает интерес, так как относится к числу нерешенных мировых проблем.

Цель проекта: выявить основные экологические проблемы, являющиеся следствием освоения космического пространства.

В ходе выполнения работы я поставила перед собой следующие задачи:

1. Выявить причины загрязнения околоземного космического пространства;
2. Изучить возможные пути решения проблемы засорения околоземного пространства;
3. Проанализировать меры, предпринимаемые мировым сообществом по предотвращению дальнейшего распространения загрязнения околоземного пространства.
Объект исследования: влияние космической деятельности на загрязнение планеты и околоземного пространства.
Предмет исследования: околоземное космическое пространство.
Гипотеза: распространение сферы практической деятельности человечества на околоземное космическое пространство сопряжено с увеличением антропогенных воздействий на околоземную среду.
В соответствии с задачами исследования были использованы следующие методы: систематизация теоретического материала, анализ и синтез, обобщение накопленного материала.
В данной работе рассмотрены различные воздействия ракетно-космической техники на околоземную среду, возможные последствия таких воздействий и методы их предотвращения или минимизации. Приведены сведения о проводимых на сегодняшний день мероприятиях и международном сотрудничестве в этой области.
  1. Причины загрязнения околоземного космического пространства

Эксплуатация ракетно-космической техники оказывает воздействие на все компоненты окружающей среды — поверхность Земли, все слои атмосферы, включая озоновый слой и околоземное космическое пространство. Принято выделять четыре типа загрязнений космического пространства: механическое, химическое, радиоактивное и электромагнитное [1].

Механическое загрязнение связано с накоплением космического мусора. Этот термин используется для обозначения совокупности находящихся в околоземном космическом пространстве тел искусственного происхождения, не выполняющих полезных функций. В состав космического мусора входят прекратившие работу космические аппараты, остающиеся на орбитах последние ступени ракет-носителей, монтажные элементы, сбрасываемые защитные крышки и т.п., а также фрагменты разрушившихся изделий и образующиеся при разрушении и эксплуатации космических аппаратов мелкие частицы [1]. Проблему угрозы космического мусора признали в 1993 году, когда генсек ООН Бутрос Бутрос-Гали выступил с докладом «Воздействие космической деятельности на окружающую среду». В частности, он заявил, что проблема космического мусора достигла международного глобального уровня [6]. Стремительное увеличение техногенных космических объектов и фрагментов их столкновений, привело к тому, что они стали представлять реальную угрозу действующим космическим аппаратам и МКС [3]. Данное обстоятельство подтверждается тем, что ежемесячно в центры управления полетов выдаются по 5-10 сообщений с предупреждениями об опасных сближениях космических объектов с космическими аппаратами и МКС на расстоянии менее 15 км [3]. По данным Роскосмоса: «В настоящее время количество находящихся на орбите объектов, так называемого космического мусора, размер которых превышает один сантиметр в поперечнике, составляет, по разным оценкам, от 600 до 700 тысяч». Лидером по количеству космического мусора являются США, на втором месте — Россия, а на третьем — Китай. На эти страны приходится 93% космического мусора. Ежегодно его общий объем увеличивается на четыре процента[2]. На сегодняшний день средства мониторинга околоземного космического пространства России способны обнаружить объекты размерами более 30 см и очень редко 5-10 см, вследствие чего в каталоге России – 9000 космических объектов. Объекты размерами от 1 до 10 см пока не занесены в каталог, из-за отсутствия необходимого количества информации, но по-прежнему представляют угрозу безопасности полета космических аппаратов ввиду огромных космических скоростей[3].

Химическое загрязнение, связанное с эксплуатацией ракетно- космической техники, обусловлено работой ракетных двигателей разных типов, которые выбрасывают в космическое пространство газообразные продукты, плазму и твердые частицы. При запусках мощных ракет суммарная масса выбрасываемых продуктов измеряется сотнями тонн. Наиболее известным последствием химического загрязнения является возникновение после запуска мощных ракет так называемых «ионосферных дыр» – областей с пониженной электронной концентрацией, которые образуются в результате взаимодействия продуктов сгорания ракетного топлива с ионосферной плазмой. Некоторое локальное воздействие запуски ракет оказывают также на озонный слой и верхнюю атмосферу[1]. Сохранение озонового слоя – одна из задач экологии. Однако до сих пор действующих средств защиты озонового слоя от выбросов продуктов сгорания ракетного топлива в атмосферу пока нет.

Электромагнитным загрязнением называют техногенные излучения, проникающие в ионосферу и магнитосферу. Эти излучения, создаваемые различными наземными устройствами и оборудованием космических аппаратов. Бортовые передатчики космических аппаратов, имеющие сравнительно малую мощность, вносят очень малый вклад в электромагнитное загрязнение. Указанные процессы обусловлены главным образом работой мощных наземных передатчиков и радиолокаторов[1].

Радиоактивное загрязнение создается используемыми в составе некоторых космических аппаратов источниками энергии, содержащими радиоактивные вещества. Находящиеся на околоземных орбитах космические аппараты, использующие источники энергии, содержащие радиоактивные вещества на борту, могут создавать радиоактивные загрязнения двух видов: повышенный радиационный фон в окрестности космического аппарата и загрязнение радиоактивными веществами атмосферы и даже поверхности Земли при аварийном разрушении. Радиоактивное загрязнение атмосферы и поверхности Земли, вследствие разрушения такого типа космических аппаратов, является достаточно редким событием. Однако накопление в околоземном космическом пространстве космического мусора увеличивает такую вероятность, и соответственно повышает опасность радиоактивного загрязнения окружающей среды.

  1. Очищение околоземного космического пространства

В настоящее время очищение космоса происходит частично естественным путём – торможением обломков в верхних слоях атмосферы, где они и сгорают.  Эффективных практических мер по уничтожению космического мусора на орбитах на настоящем уровне технического развития человечества не существует[7]. Рассматривают проекты спутников, испаряющих обломки мощным лазерным лучом или меняющих их орбиту ионными пучками, или наземные лазеры, которые должны тормозить обломки для входа в атмосферу (Laser broom), либо аппарат, который будет собирать мусор для его дальнейшей переработки[8]. Но все разработки являются дорогостоящими, либо нереализуемыми в рамках современного состояния науки.

Поскольку экономически приемлемых методов очистки космического пространства от мусора пока не существует, основное внимание в ближайшем будущем будет уделено мерам контроля, исключающим образование мусора.

  1. Контроль экологического состояния околоземного пространства

Международное сотрудничество по вопросу экологии космоса развивается по следующим направлениям:

  • экологический мониторинг околоземного пространства, наблюдение за «космическим мусором» и ведение каталога объектов «космического мусора»;

  • разработка способов и средств защиты космических аппаратов от воздействия «космического мусора»;

  • разработка и внедрение мероприятий, направленных на снижение засоренности околоземного пространства.

В нашей стране создана и функционирует Общегосударственная система наблюдений и контроля за загрязненностью объектов природной среды (ОГСНК). В рамках космического мониторинга проводятся наблюдения и контроль загрязнений и антропогенных воздействий на биосферу, для чего используются информацию, получаемую с орбитальных станций, и данные дистанционного зондирования земной поверхности и атмосферы Земли с борта различных космических аппаратов.

В федеральную систему мониторинга входят: наблюдение за районами космодрома и падения ракетоносителей. В настоящее время выделено несколько территорий для падения на Землю возвращающихся остатков ракет и спутников (районы Алтайского, в Архангельской области, в Якутии). Аналогичные зоны есть в США, в Китае, Франции, Индии и др.

Для решения проблемы космического мусора в околоземном пространстве принимается соответствующее законодательство, как в российской правовой сфере, так и в области международного права. С 1990 г. в России существует «Программа работ по снижению вредного воздействия ракетно-космической и боевой ракетной техники на окружающую среду». Уже сегодня существует такое требование к материалам космических аппаратов, как выделение минимального количества токсичных веществ при сгорании в атмосфере. Другим важным направлением является увеличение ресурса или срока активного существования космических аппаратов.

В России вступил в силу национальный стандарт по борьбе с засорением космоса. Требования начали действовать с 1 января 2019 года. Документ устанавливает требования о том, что космическая техника должна быть сконструирована так, чтобы исключить образование мусора при штатной работе. Также вводятся требования по предотвращению аварий — взрывов топлива или столкновений с другой космической техникой. Документ предписывает анализировать каждый случай засорения космического пространства мусором, чтобы определять причины произошедшего и вырабатывать требования по их предотвращению в дальнейшем. Запускаемые объекты должны находиться на низкой околоземной орбите высотами от 6 до 8 тыс. км не более 25 лет и либо самостоятельно сходить с орбиты, либо уводиться на орбиту захоронения, на которой они будут оставаться в течение 100 лет. Документ разработал головной научный институт Роскосмоса — ЦНИИмаш. Весной и летом 2018 года Совет РАН по космосу провел два заседания по данной проблеме. На них объявили о разработке лазера, с помощью которого получится уничтожать мусор на пути полета МКС. Кроме того, российские ученые из НИИ ядерной физики МГУ разработали ультрафиолетовый радар для обнаружения космического мусора с борта МКС [5].

Заключение

Распространение сферы деятельности человека на околоземное пространство неизбежно связано с увеличением антропогенных воздействий на околоземную среду. Решение данного рода проблемы требует согласованных действий многих государств. Я пришла к выводу, что существенное ограничение и снижение в будущем уровня засорения околоземного пространства может быть достигнуто лишь путем регулирования общего количества запусков космических объектов, введением мониторинга за космическими объектами околоземного пространства, а так же выполнения ряда технических требований при запусках и эксплуатации космических аппаратов. Такое регулирование можно осуществить только при условии заключения и реализации соответствующих международных соглашений.

Список литературы

  1. Новиков Л.С. Основы экологии околоземного космического пространства. Учебное пособие. – М.: Университетская книга, 2006. — 84 с.

  2. XLIII Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С.П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых — пионеров освоения космического пространства (Москва, 29 января — 1 февраля 2019 г.) : сборник тезисов.

  3. Мониторинг техногенного засорения околоземного пространства и предупреждения об опасных ситуациях, создаваемых космическим мусором / под ред. Ю.Н. Макарова. Монография. – ЦНИИмаш, 2015. – 244 с.

  4. Вениаминов С.С., Червонов А.М. Космический мусор – угроза человечеству. М.: ИКИ РАН, 2012. – 190 c.

Интернет ресурсы:

  1. http://kuban24.tv/item/v-rossii-vstupil-v-silu-nacional-nyj-standart-po-bor-be-s-zasoreniem-kosmosa-21935

  2. http://study.mipt.ru/mod/wiki/view.php?id=66

  3. http://biofile.ru/geo/23679.html

  4. http://wiki.uspi.ru/index.php/%D0%97%

Словарь

  1. Антропогенные факторы (греч. anthropos — человек, genesisum — происхождение, лат. factor — дело) — экологические факторы, обусловленные различными формами влияния деятельности человека на природу.

  2. Антропогенное воздействие — (от греч. anthropos — человек и genes — рождающий) влияние на природную среду деятельности человека, прямо или косвенно вызывающее ее изменение.

  3. Околоземным пространством называется пространство, ограниченное сферой, радиус которой равен среднему расстоянию от Земли до Луны (380 тыс. км).

  4. МКС – международная космическая станция

Источник: infourok.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.