Сочинение: Проблема космического мусора
Тематическое направление
«Человек и космос: новые подходы»
Тема проекта
Проблема космического мусора
Цель этой статьи – показать «подводную часть космического айсберга», рассказать о малоизвестных фактах космической деятельности человечества и проанализировать негативные стороны этой деятельности. Влияние запусков ракет на поверхность планеты.
В нашем мире все взаимосвязано, как человек зависит от космоса, так и космос зависит от человечества.Сейчас мы находимся на таком уровне технического прогресса, который позволяет нам выходить в открытый космос, с помощью космических аппаратов изучать все планеты Солнечной системы, их спутники, астероиды и кометы.
Сегодня ни одна развитая страна мира не может обойтись без мобильной связи, телевидения, радиосвязи, средств наблюдения за опасными участками земной поверхности, космической навигации, космической разведки и т.п. И все это заслуги искусственных спутников Земли и космонавтики.
У космических исследований есть также и «обратная сторона»: запуски ракет, разрушение и падение фрагментов космических аппаратов приводят к серьезным экологическим проблемам на Земле и в космосе.
Угрозу для жителей планеты представляют:
— падение первых ступеней ракет
— отработавшие свой срок космические станции (особенно если они имели ядерные силовые установки)
— выбросыв атмосферупродуктов сгорания (После этого на больших площадях наблюдаются обильные кислотные дожди)
— мощные акустические, электромагнитные и оптические излучения от крупных ракет
— воздействие солнечной ультрафиолетовой радиации, из-за «озоновых дыр»
— влияние на погоду и климат
Весь опыт человечества показывает: к чему бы человек не прикоснулся непременно, наряду с несомненными благами появляются новые проблемы, в том числе и экологического характера. Уже сейчас экологическая проблема геокосмоса стоит перед человечеством. Вот один из ярких примеров нарушения экологического равновесия. Жители алтайского села Саратан рассказали, что первые несчастья у них начались в 1959 г. На альпийских лугах Алтая стали находить крупные обломки какой-то техники (многие думали инопланетной, о Байконуре в селе еще ничего не знали). Постепенно была уничтожена растительность. Из окрестных лесов ушли животные. Наступила мертвая тишина. Жители алтайских сел стали рано седеть, страдать от заболеваний почек, печени, гипертонии, наблюдались случаи выпадения волос, зарегистрировано много случаев онкологических и странных психических заболеваний. Были отмечены случаи рождения детей-уродов. Столичные врачи связывали все это с воздействием ракетного топлива гептила, но правду больным не сообщали – это в СССР было государственной тайной.
С каждым годом на орбите Земли скапливается все больше мусора.
На графике наглядно показано, что космос тогда, в середине 60-х годов XX века, казался безбрежным, и никому не приходило в голову, что его можно «засорить». Но прошло несколько десятилетий, и в геокосмосе стало тесно от космического мусора. Этот мусор состоит из закончивших свою активную работу искусственных спутников Земли, последних ступеней ракет, разгонных блоков, обломков ракет и спутников, возникших в результате преднамеренных и аварийных взрывов.
Экологические последствия космонавтики проявляются на поверхности планеты, в приземной атмосфере, в озоносфере, в верхней атмосфере и геокосмосе. Их уровень опасности зависит от массы стартующих ракет, частоты запусков, вида ракетного топлива, используемых технологий и т. п.
Угрозу для жителей планеты представляют падение первых ступеней ракет и отработавших свой срок космических аппаратов.
Космический мусор имеет свойство саморазмножаться в результате его дальнейшего дробления при столкновениях двух фрагментов мусора. Уже сейчас космический мусор представляет серьезную опасность для пилотируемых полетов и нормального функционирования КА.
Проблема минимизации экологического ущерба от космической деятельности человечества должна решаться комплексно.
космический угроза деятельность человечество
С этим файлом связано 1 файл(ов). Среди них: ДРС-23.11.-27.11.20.docx.
Показать все связанные файлы
Подборка по базе: ГОСТ EN 1501 1 2014 Мусоровозы Общие технические требования и тр, СЗ на мусорный контейнер Ленина16 Ед. поставщик.docx, Проблема мусора.pptx, Чудеса из мусорной корзины.pptx, Речевой мусор.docx, долой мусор гринь максим 5а класс.ppt, 2 класс Мусоргский (Картинки с выставки).docx, Жалоба на невывоз мусора.docx, музыка сюита мусоргского.pptx, Экологическая сказка о вреде мусора.docx
Космический мусор
Под космическим мусором подразумеваются все искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые уже неисправны, не функционируют и никогда более не смогут служить никаким полезным целям, но являющиеся опасным фактором воздействия на функционирующие космические аппараты, особенно пилотируемые. В некоторых случаях, крупные или содержащие на борту опасные (ядерные, токсичные и т. п.) материалы объекты космического мусора могут представлять прямую опасность и для Земли — при их неконтролируемом сходе с орбиты, неполном сгорании при прохождении плотных слоев атмосферы Земли и выпадении обломков на населённые пункты, промышленные объекты, транспортные коммуникации и т. п.
Модель распределения мусора в околоземном пространстве
В настоящее время в районе низких околоземных орбит (НОО) вплоть до высот около 2000 км находится, по разным оценкам, порядка 300 тыс.
техногенных объектов общей массой до 5000 тонн.
Из них только порядка 10 % (около 8600 объектов) обнаруживаются, отслеживаются и каталогизируются наземными радиолокационными и оптическими средствами и только около 6 % отслеживаемых объектов — действующие.
Около 22 % объектов прекратили функционирование,
17 % представляют собой отработанные верхние ступени и разгонные блоки ракет-носителей,
и около 55 % — отходы, технологические элементы, сопутствующие запускам, и обломки взрывов и фрагментации.
Наиболее засорены те области орбит вокруг Земли, которые чаще всего используются для работы космических аппаратов.
Вклад в создание космического мусора по странам:
Китай — 40 %;
США — 27,5 %;
Россия — 25,5 %;
остальные страны — 7 %.
Методы уборки и уничтожения КМ
В настоящее время не существует практических методов уборки мусора с космического пространства, хотя опасные последствия от наличия мусора существуют и более того, возрастают. Решение данной проблемы международные сотрудничества обеспечивают следующим образом.
Во-первых, обеспечивается экологический мониторинг околоземного космического пространства и ведения каталога объектов. Однако здесь же имеется сложность в отслеживании мелких осколков мусора, которые, несмотря на свои размеры, могут вывести из строя космическое оборудование.
Во-вторых, ведется информационное обеспечение о прогнозе засоренности объектами космического пространства (ОКП) и ее опасности для космических полетов.
В-третьих, разрабатываются, способы и средства защиты космических аппаратов от воздействия космических отходов. Также разрабатываются и внедряются мероприятия, направленные на снижение засоренности ОКП.
Опасность космического мусора
Существование «бесполезных» объектов в космическом пространстве несет за собой довольно серьезные и опасные последствия. Опасность заключается в их воздействии на функционирующие космические аппараты. Скорость свободного полета «бесполезных» обломков достаточно велика и при столкновении с космическими аппаратами, имеется опасность повреждения и даже выхода из строя этих аппаратов. Также, уплотнение в низкоорбитном и атмосферном пространстве «космического мусора» является препятствием безопасного полета воздушных летательных объектов, что в конечном счете может привести к гибели человека.
Не исключена возможность негативного влияния космических обломков на Землю. При их сходе с орбиты, имеется опасность прохождения космического мусора через слои атмосферы и попадания на земную поверхность, в частности на населенные пункты.
Космический мусор может стать новой глобальной проблемой. Когда-то в космосе его станет так много, что мы больше не сможем запускать новые спутники. Разбираемся, что представляет собой космический мусор
1
Что такое космический мусор
Космический мусор представляет собой твердые отходы космической деятельности. Сюда относятся неработоспособные спутники, запущенные человеком за 60 лет освоения космоса, вторая и третья ступени ракета-носителя (первая обычно падает в Тихий океан), разгонные блоки и фрагменты спутников после взрыва или столкновений, например, фрагменты обшивки — так появляется космический мусор.
Ученые подсчитали, что сейчас в космосе находится почти 128 млн кусков космического мусора размером более 1 мм и 34 тыс. частиц размером более 10 см. Все, что меньше 1 мм подсчитать крайне трудно, некоторые ученые говорят о триллионах таких частиц. Около 3 тыс. спутников вышли из строя из-за мусора и сами превратились в космический мусор.
Астрономы могут отследить только крупные фрагменты, так как скорость частиц может доходить до 14 км/с (зависит от орбиты). Россия и США сейчас наблюдают за 23 тыс. космических объектов размером от 10 см, каталогизировано же и того меньше — 17 тыс. При этом 95% каталога космических объектов составляет космический мусор.
2
Проблемы и угрозы
Степень опасности космического мусора определяется в основном тремя факторами:
- как долго космический мусор находится на орбите;
- какова скорость движения;
- велика ли сложность утилизации космического мусора.
Главная проблема мусорного кризиса в космосе — выход из строя работающих спутников при столкновении с космическим мусором. Из-за больших скоростей опасность представляют даже частицы менее 1 см, они могут пробить противометеоритную защиту орбитальной станции. При столкновении с объектом более 10 см любой космический аппарат или станция гарантированно уничтожаются.
В мае 2016 года в Международную космическую станцию (МКС) влетела частица космического мусора размером в сотые доли миллиметра и оставила на МКС скол диаметром около 7 мм. Чтобы не допустить более разрушительных последствий МКС приходится регулярно менять свою орбиту, уворачиваясь от мусора.
Скол на иллюминаторе МКС, 2016 год
(Фото: ESA)
Хоть мелкий мусор и не влечет за собой катастрофических последствий, однако его опасность заключается в гигантском объеме, неконтролируемом распределении в пространстве, огромной скорости и абсолютной непредсказуемости столкновений.
Сейчас около 99% потенциально опасных объектов вовсе не контролируется из-за их малых размеров и огромных скоростей.
3
Что такое синдром Кесслера и при чем он здесь
Ученые предполагают, что в какой-то момент мы больше не сможем выводить новые спутники на орбиты, так как они будут полностью заняты космическим мусором. Это может произойти из-за каскадного эффекта, который называется синдромом Кесслера:
стремительно растущий объем космического мусора будет производить другой мусор, а он, в свою очередь, по цепной реакции — новый мусор.
Общий характер каскадного эффекта такой же, как и у ядерной цепной реакции. Таким образом орбиты будут заняты, и человек больше не сможет запускать летательные аппараты по причине неконтролируемых столкновений.
Вероятность столкновений на любой орбите растет приблизительно пропорционально квадрату количества космических объектов. Есть ученые, которые считают, что каскадный эффект уже начался в некоторых орбитальных областях и для некоторых классов космического мусора (на высотах 900–1000 км и 1500 км).
Наиль Бахтигараев, старший научный сотрудник Института астрономии РАН:
«Где-то десять лет назад поднялся шум из-за эффекта Кесслера. Считалось, что он вот-вот начнется, но затем его отложили. Когда он все-таки начнется, зависит от уровня развития науки и технологий. Но даже если мы будем предпринимать технические мероприятия по уничтожению мусора, то этот момент все равно настанет. Сейчас мы лишь замедляем и отдаляем его»
10 февраля 2009 года на расстоянии 790 км над уровнем моря столкнулись два спутника: американский Iridium-33 и российский «Космос-2251». В результате летательные аппараты разлетелись на 600 осколков размером более 5 см и несколько тысяч более мелких.
Впрочем, на сегодняшний день столкновения работающих летательных аппаратов с космическим мусором на орбите происходят довольно редко благодаря работающим системам слежения. Существует другая проблема — взрывы старых спутников, на борту которых осталось топливо и отработанные аккумуляторы. Под различного рода воздействием они могут повреждать работающие спутники сильнее, чем обычные столкновения.
4
Утилизация космического мусора
Говорить о том, что космический мусор станет серьезной проблемой, начали еще в 1960-е годы, на заре освоения космоса. Но до сих пор не придумали реальной возможности массово удалять мусор с околоземных орбит. «Существуют программы по удалению космического мусора, но они единичные и не решают проблему. Удалить можно только крупный мусор, то есть более 20 см, с объектами менее 10 см возникают большие сложности», — говорит Бахтигараев из Института астрономии РАН.
Так как существующие технологии не способны избавить космос от мусора, то космические агентства начали уделять внимание профилактике. Для новых аппаратов предъявляют стандарты, например, на борту космических аппаратов закладывают ресурс, чтобы они могли уходить от столкновений с мусором. Также их снабжают броней, которая защищает космического мусора, но только от мелкого.
На сегодняшний день работающей технологией по утилизации космического мусора является увод старых спутников на соседние орбиты. Это можно сделать с помощью аппаратов-захватчиков, которые буксируют мусор на орбиты для захоронения. Также отработанные спутники могут сами уходить со своих мест на остатках топлива. Но массово эти методы не применяются.
Считается, что космический мусор не падает на Землю, но это не совсем так. Для отработанных крупных спутников и грузовых кораблей на Земле в Тихом океане существует свое кладбище, где их затапливают, так как они не сгорают в атмосфере. Это место расположено в южной части Тихого океана около точки Немо, самого удаленного от суши места на Земле. Над этим местом запрещено летать и проплывать кораблям. Так проблема космического мусора превращается в проблему земного мусора. С 1971 по 2016 года там захоронили минимум 260 аппаратов.
Сейчас перед астрофизиками стоит задача, как избавиться от мусора на геостационарной орбите или поясе Кларка. Она находится непосредственно над экватором Земли на расстоянии 35 786 км. Эта орбита очень привлекательна для запуска спутников, так как на ней летательные аппараты требуют меньше топлива и охватывают значительно больше поверхности Земли, чем на других орбитах. Однако количество точек стояния спутников на геостационарной орбите ограничено — их около 180. Помимо очистки геостационарной орбиты, важное значение имеет удаление космического мусора в окрестностях МКС, так как станция является дорогостоящей и очень уязвимой.
Космический мусор: карты и модели
Чтобы убедиться, что наша планета окружена мусором, не надо лететь в космос. Ученые смоделировали то, как выглядят околоземные орбиты. Один из таких сайтов — «Гид в мире космоса». Карта показывает соотношение работающих спутников к тем, которые уже стали мусором.
Видео от Европейского космического агентства демонстрирует, насколько много мусора находится вокруг Земли. В начале модель показывает обломки больше 1 м, а в самом конце — количество космических объектов от 1 мм:
Одной из (достаточно печальных) особенностей современной цивилизации является огромное количество разнообразных отбросов, ею создаваемых. В среднем городской житель создает около 300 кг бытового мусора в год; и еще больше различных отходов создается промышленностью. Хотя имеется тенденция к рециркуляции отходов, это не всегда оказывается возможным.
Особо это затруднительно в случае космического пространства, где каждый фрагмент — будь это ступень ракеты-носителя или частица отслоившейся краски — становится самостоятельным небесным телом со своей орбитой, подверженной влиянию множества возмущающих факторов. По данным на конец 2005, на орбите Земли находилось около 11 тыс. объектов размером более 10 см и порядка 100 тыс объектов размером 1-10 см. Характерно, что «космический мусор»может расти в числе и менять орбитальные характеристики в результате столкновений.
Всерьез о проблеме загрязнения космоса заговорили лишь в 80-е годы прошлого века, так как сложившееся положение в околоземном пространстве начало представлять угрозу для окружающей среды, для пилотируемой космонавтики, для долговременных спутников и космических аппаратов, наконец, просто для населения Земли. Нам пока «везло»: в 1978 г. спутник «Космос-954» упал в таежной части Северной Канады, годом позже обломки американской космической станции «Скайлэб» рассыпались над пустынными районами Австралии, а в ходе неудачного запуска навигационного спутника США с ядерными источниками энергии в 1964 г. радиоактивные материалы рассеялись над Индийским океаном.
Загрязнение Земной орбиты космическим мусором.
Сейчас актуальность проблемы загрязнения околоземного космоса признана многими международными организациями, в том числе Международным астрономическим союзом, КОСПАР и другими. На протяжении последних лет эта проблема в приоритетном порядке обсуждается на ежегодных сессиях Комитета ООН по мирному использованию космического пространства и его подкомитетов — научно-технического и юридического.
Каждая ракета-носитель, выводящая объекты в космос, загрязняет и отравляет землю обломками первых ступеней.
Населенный пункт: г. Москва
возможным завтра»
К.Э. Циолковский
I. Введение
1. Актуальность проекта
Космический мусор — вот что является на данный момент проблемой, которую нужно решать незамедлительно, наряду с исследованиями и внедрением новых технологий в изучении космоса. Сейчас уже можно сказать, что вокруг Земли скопились миллионы обломков, которые мешают запуску искусственных спутников Земли, а в некоторых случаях представляют собой реальную угрозу экипажам космических аппаратов и даже людям на земле.
Нас заинтересовала эта проблема и мы решили больше о ней узнать.
2. Цель, задачи, гипотеза, методы проекта
Цель проекта: Изучить проблему загрязненности космического пространства, систематизировать и предложить наиболее оптимальные пути защиты и методы его утилизации.
Объектом данного исследования является влияние космического мусора на космическое пространство.
Задачи проекта:
1.Изучить понятие космический мусор
2.Выяснить проблему космического мусора.
3.Изучить способы улучшения состояния космического пространства нашей планеты.
4.Сконструировать робота-мусоросборщика…
Гипотеза: Космический мусор угрожает околоземной орбите своим огромным количеством. Возможно ли собрать и утилизировать его и какие технологии будут наиболее приемлемыми.
Методы исследования:
-анализ и систематизация информационных источников о причинах появления космических обломков различного происхождения и размера, а также путей решения этой проблемы;
-практическое решение данной проблемы и представление собственного пути утилизации космического мусора;
-моделирование….
II. Обоснование проекта
Что такое космический мусор и откуда он берется.
Под космическим мусором подразумеваются все искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые уже неисправны, не функционируют и никогда более не смогут служить никаким полезным целям.
Космический мусор включает как мелкие предметы — болты, старые отвертки, пластиковые пакеты, сломанные ручки и компакт-диски, так и гораздо более крупные, например, обломки выведенных из строя спутников, блоков, отделившихся от ракет.
Откуда же берется космический мусор?
В первую очередь это отходы человеческой деятельности. Чем больше мы
запускаем спутников и других аппаратов, тем больше мы его засоряем.
В настоящее время вокруг земли вращается около 12 тысяч различных спутников из них рабочих всего около 6%, и они выходят со строя с высокой регулярностью.
Также свою лепту вносят и ракеты, с помощью которых выводят на орбиты спутники ,так как в их баках остается до 10% реактивного топлива, которое довольно быстро принимает вид парового облака с угрожающим мощным взрывом.
В некоторых случаях, крупные или содержащие на борту опасные (ядерные, токсичные и т. п.) материалы объекты космического мусора могут представлять прямую опасность и для Земли — при их неконтролируемом сходе с орбиты, неполном сгорании при прохождении плотных слоев атмосферы Земли
III. Пути реализации проекта
1. Поисково-теоретический этап
Все существующие и перспективные пути решения проблемы космического мусора вокруг Земли можно разделить на две большие группы: профилактика и уборка.
К профилактическим мерам относят:
- снижение веса запускаемых аппаратов;
- усиление защиты;
- увеличение срока эксплуатации;
- обязательная утилизация КА;
- повышение маневренности.
Такие решения способны замедлить дальнейшее «замусоривание» пространства, но они не уберут объекты, уже находящиеся там. Сегодня проверенных и надежных средств борьбы с орбитальным мусором не существует. Ниже приведены проекты, над которыми работают ученые.
2. Пути решения проблемы космического мусора
Учёные изобретают космические системы-мусоросборщики, уже ряд проектов готов вступить в борьбу за чистоту околоземных орбит. Идея хороша, но ее отнюдь непросто воплотить в жизнь.
Но в будущем всё может измениться: количество спутников, запускаемых в космос, увеличивается, и вместе с этим растет количество столкновений и отходов.
Рассмотрим эти проекты.
1. Самые странные проекты:
ПЕНОМАТЕРИАЛ
Принцип действия: торможение отходов с помощью пены. Космический корабль оставляет на траектории движения отходов особую пену, которая, оказавшись на свободе, образует гигантский шар! Попавший в него мелкий мусор замедляет свой ход — это заставляет его устремиться к Земле.
Недостатки:
Гигантский шар наверняка сразу же столкнется с крупными
отходами, которые разнесут его в клочья. Пеноматериал пробудет на орбите недолго — запуск в космос приспособления для столь краткого использования обойдется очень дорого.
2. Реактивный буксир-самоубийца
Для уборки орбитального мусора предлагают использовать аппараты-буксиры, заталкивающие опасные объекты в атмосферу. Предполагается, что при этом они и сами будут сходить с орбиты.
Недостатки: Велика вероятность, что такое устройство само превратится в космический мусор, не сумев вылететь за пределы атмосферы.
3. Самый впечатляющий проект:
Мы предлагаем свою модель Робота- уборщика для решения проблемы космического мусора.
Аппарат может собирать обломки сразу несколькими способами: манипулятором- липучки, лазерами, магнитом, захватывать сетью, втягивать космическим пылесосом. Робот подлетает к мусору, захватывает его манипулятором и помещает в грузовой отсек. Когда мусора набралось очень много, он летит к станции и выгружает его. В экипаже два человека. Один управляет кораблем, а второй – манипулятором.
С помощью мощных лазеров можно уничтожать различного размера обломки. Мелкий мусор уничтожается быстро, а крупный дробится и втягивается пылесосом.
Большинство обломков металлические, создает огромный магнит, который притягивает металлические частицы, а затем сгорали бы в атмосфере.
Сеть позволяет собрать крупные и средние обломки.
IV. Заключение
Основные выводы
Цель проектной работы можно считать достигнутой, так как высказанная гипотеза, что космический мусор угрожает околоземной орбите своим огромным количеством подтверждена.
В своей работе мы рассмотрели плюсы и минусы трех проектов: от вполне
серьезных до самых невероятных. Среди них наверняка фигурирует
космическая машина-мусоросборщик недалекого будущего…
Рекомендации
Для того, чтобы исследования и разработка методов по уничтожению космического мусора была эффективной нужно выстроить наиболее оптимальную систему действий:
-прекращение дальнейшего загрязнения околоземного космического пространства;
-уничтожение уже существующего мусора;
-необходимость контроля и владение ситуацией для обеспечения дальнейших исследований космоса.
Литература:
1.Вениаминов С.С., Червонов А.М.: Космический мусор — угроза человечеству. под ред. Назирова Р.Р., Аксенова О.Ю. изд. ФГБУ науки институт космических исследований РАН, — М., 2012.
2.Всемирная энциклопедия космонавтики. В 2-х томах-М.: Военный парад, 2002.
3.Григорьев П.А., Агеев П.О., Кубриков М.В.: Проблемы устранения «Космического мусора», журнал «Актуальные проблемы в авиации и космонавтике» изд. ФГБОУ высшего образования «Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф.Решетнева», — Красноярск, №8, том 1, 2012. — С. 51-52.
Интернет ресурсы:
1.https://econet.ru/articles/168089-magnitnye-buksiry-dlya-kosmicheskogo-musora
2.http://www.e-reading.club/chapter.php/100714/69/Demin_-_Ciolkovskiii.html
3.https://hi-news.ru/space/kak-ochistit-orbitu-ot-kosmicheskogo-musora.html
4.https://tass.ru/kosmos/3672483
5.http://theecology.ru/interesting/kosmicheskiy-musor-problemyi-i-puti-resheniya
Полный текст статьи см. приложение