Космический мусор - проблема космического масштаба

Космический мусор – проблема

космического масштаба

Презентацию выполнил

ученик 6 класса

МКОУ Нижневедугской СОШ Воронов Виктор

Что такое загрязнение?

• Загрязнение — это процесс отрицательного видоизменения окружающей среды путём её интоксикации веществами, которые угрожают жизни живых организмов.

Хотим ли мы видеть нашу планету такой?

Так сложилось, что везде, где есть человеческая деятельность, обязательно появляется мусор. Исключением не стал даже космос. Как только человек запустил на орбиту Земли первые летательные аппараты, возникла проблема космического мусора, которая с каждым годом становится все серьезней.

Мусор в космосе?!

• Впервые о масштабном загрязнении космоса ученые заговорили в 1980-х, когда концентрация мусора на орбите Земли достигла такой плотности, что баллистикам требовалось хорошенько поработать, чтобы безопасно разместить среди него тот или иной спутник. В последнее десятилетие ситуация только ухудшилась.

• «Количество мусора в околоземном пространстве столь велико, что это создает реальную опасность для работающих там автоматических станций. В ближайшем будущем сложности будут нарастать как снежный ком» , – полагает старший научный сотрудник НИИ астрономии РАН Александр Багров. Основания для этого у него весьма серьезные.

Что считать космическим мусором?

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.

Распределение мусора в околоземном пространстве

Свалка на небе – неприятности на Земле

• В первую очередь от космического мусора страдают, конечно, объекты, находящиеся на орбите. «Службы наземного наблюдения иногда фиксируют столкновения частиц космического мусора друг с другом, из-за чего их количество множится в геометрической прогрессии , – рассказывает председатель комиссии по проблемам космического мусора РАН, заместитель директора Института прикладной математики им. Келдыша Эфраим Аким. – Мелкие фракции представляют не меньшую опасность, чем крупные. Только представьте крупнокалиберную пулю, движущуюся со скоростью 8–10 км/с. При попадании подобной частицы в действующий космический аппарат сила соударения просто чудовищная . Ни один корабль не выдержит такого столкновения. Если же соударение произошло, облако обломков на орбите расползется по всем направлениям всего за пару недель, угрожая уничтожить и других соседей».

Попадание мусора в аппаратуру спутников скоро может стать нормальным явлением.

Проблема «космического мусора» возникла сразу после запусков первых искусственных спутников Земли . Официальный статус на международном уровне она получила

10 декабря 1993  г, после доклада Генерального секретаря ООН под названием «Воздействие космической деятельности на окружающую среду».

Небо превращается в гигантскую свалку сверхдорогих приборов

• Слово «мусор» не нужно понимать буквально: редкий килограмм орбитальной жести стоил меньше сотни тысяч долларов — это вышедшие из строя спутники, ступени ракет и просто потерянные приборы.

55 % мусора — отходы, технологические элементы, сопутствующие запускам, и обломки взрывов и фрагментации

Опасность космического мусора

Объекты космического мусора могут представлять прямую опасность для Земли — при их неконтролируемом сходе с орбиты, неполном сгорании при прохождении плотных слоев атмосферы Земли и выпадении обломков на населённые пункты.

• Космический мусор представляет опасность и для далеких от космоса землян, падая на их головы в прямом смысле этого слова. В 1978 году таежные области на севере Канады пострадали от падения советского спутника «Космос-594». Годом позже обломки американской космической станции Skylab рассыпались над пустынными районами Австралии.

Это кто же здесь сорит?

• «Ситуация складывается парадоксальная, – считает Александр Багров. – Чем больше мы запускаем аппаратов в космос, тем менее пригодным для использования он становится».

И действительно, по оценкам российских специалистов, в настоящее время в космосе находится более 10 тысяч летательных аппаратов и спутников Земли, при этом функционируют из них только 6%

В настоящее время вокруг нашей планеты вращается около 70–150 тысяч объектов размером от 1 до 10 см, частиц же менее 1 см в диаметре – миллионы. «И если на низких орбитах, примерно до 400 км, мусор притормаживает о верхние слои атмосферы и со временем падает на Землю, то на геостационарных орбитах он может вращаться бесконечно долго», – продолжает Александр Багров.

Космические аппараты выходят из строя с завидной регулярностью, а в результате плотность космического мусора на орбите ежегодно увеличивается на 4%.

Жертвы столкновения с космическим мусором

В июле 1996 года на высоте примерно 660 км французский спутник столкнулся с фрагментом третьей ступени французской же ракеты Arian, запущенной много раньше. Относительная скорость во время столкновения составляла около 15 км/с, или около 50 000 км/ч. 

Свой вклад в дело увеличения космического мусора вносят и разгонные блоки ракет, с помощью которых спутники выводятся на геостационарные орбиты. В их баках остается примерно 5–10% топлива, которое весьма летуче и легко превращается в пар, что нередко приводит к мощным взрывам. После нескольких лет пребывания в космосе отслужившие ступени ракет разлетаются на куски, разбрасывая вокруг себя «шрапнель» мелких осколков. За последние годы в околоземном пространстве было зафиксировано 182 подобных фейерверка. Только один недавний взрыв ступени индийской ракеты-носителя привел к образованию 300 крупных обломков и бесчисленного множества мелких, но не менее опасных объектов. Первые жертвы уже были.

  Французские баллистики, прозевавшие на орбите приближение своего же крупного объекта, потом долго кусали локти, и было от чего. Происшествие не закончилось крупным международным скандалом только потому, что оба объекта имели французское происхождение. Как же очистить орбиту от космического мусора?

Земля- наш дом, не надо мусорить!

• На сегодняшний день космический мусор хорошо изучен. Как отмечают ученые, он распределен по орбитам слоями, словно начинка пирога. Это напрямую связано с функциональной нагрузкой на ту или иную орбиту. Чем она удобнее, тем больше спутников на ней работает. Через некоторое время часть из них превращается в безжизненный металлолом, загрязняющий пространство, где еще недавно проходила их жизнь

• Первый пояс мусора находится на высоте 850–1200 км от поверхности Земли. Именно здесь движется огромное количество метеорологических, военных, научных спутников и зондов. Второй пояс загрязнения лежит в районе геостационарных орбит (свыше 30 000 км). Сейчас там находится около 800 объектов разных стран. Каждый год к ним присоединяется 20–30 новых станций

По данным РАН, около 85% космического мусора приходится на долю крупных частей ракет и разгонных блоков, с помощью которых искусственные спутники Земли выводятся на орбиту, а также самих отработанных спутников

Еще 12% мусора – это элементы конструкции, отделяющиеся в процессе запуска спутников и их эксплуатации. Все остальное – мелкие фракции и осколки, возникшие в результате их соударения

Как же бороться с космическим мусором?

• Японские конструкторы разработали технологию по утилизации крупного космического мусора. В ее основе лежит использование робота-уборщика, который захватывает рукой-манипулятором старый спутник или обломок ракеты и падает вниз, сгорая вместе с ним в атмосфере

Японская «рыбалка» в космосе!

Другие предложения

• Американские ученые предложили бороться с космическим мусором на орбите при помощи лазера

• Ученые рассчитывали воздействие на мусор лазера мощностью 5 киловатт. Расчеты исследователей показывают, что облучение небольшого обломка подобным лазером в течение часа приводит к изменению траектории движения объекта и последующему его сходу с орбиты. За день один подобный лазер сможет сводить с орбиты до десятка обломков.

Вакансия космического мусорщика все еще открыта

• «К сожалению, на данный момент эффективных способов уничтожения космического мусора не существует», – считает Эфраим Аким – заместитель директора института имени Келдыша. По его мнению, 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. «Конечно, хорошо запускать и забирать спутники при помощи летающих тарелок. В любой момент взлетел, зацепил его и сел обратно на Землю, – смеется Эфраим Аким. – Увы, человечество подобными техническими устройствами не располагает. Пока они не появились, нам надо всеми силами предотвращать дальнейшее загрязнение космоса, иначе в будущем из-за опасности встречи с космическим мусором его освоение превратится в очень рискованное мероприятие».

Заменить многоступенчатые ракеты многоразовыми системами тоже пока не представляется возможным, слишком уж они дороги. «Конечно, хорошо запускать и забирать спутники при помощи летающих тарелок. В любой момент взлетел, зацепил его и сел обратно на Землю, – смеется Эфраим Аким. – Увы, человечество подобными техническими устройствами не располагает. Пока они не появились, нам надо всеми силами предотвращать дальнейшее загрязнение космоса, иначе в будущем из-за опасности встречи с космическим мусором его освоение превратится в очень рискованное мероприятие».

Кому принадлежит космический мусор?

• России и другим странам СНГ - 4 528 фрагментов космического мусора ;
• США - 4 259 объектов и элементов космической техники;
• Китай – 2 774 объектов и элементов космической техники;
• Франции - 376 искусственных объектов на земной орбите;
• Японии - 175 объектов;
• Индии - 144 объектов;
• Европейскому космическому агентству - 74 объектов;
• Другим странам - 521 объект искусственного происхождения.

Космический мусор, в отличие от обычного, может размножаться!

Очистим планету от мусора!

Направления работы по решению проблемы космического мусора:

• Экологический мониторинг околоземного космического пространства (ОКП), включая область геостационарной орбиты (ГСО): наблюдение за "космическим мусором" и ведение каталога объектов космического мусора.

• Математическое моделирование космического мусора и создание международных информационных систем для прогноза засоренности ОКП и ее опасности для космических полетов, а также информационного сопровождения событий опасного сближения космических аппаратов и их неконтролируемого входа в плотные слои атмосферы.

• Разработка способов и средств защиты космических аппаратов от воздействия высокоскоростных частиц космического мусора.

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

Есть и достижения по данной проблеме!

Другой важный шаг – внесение в международные правила использования космоса требования оснащать разгонные блоки ракет системами слива топлива. Оказавшись в космосе, после завершения маневра управляющая электроника в обязательном порядке должна открыть клапаны и выбросить излишки горючего. К сожалению, и этого порой недостаточно. Из-за особенностей топлива и невозможности полностью выбросить его из резервуаров взрываются даже «опустошенные» баки. А значит, должны быть предприняты меры по совершенствованию конструкции космических ракет.

• Одним из первых реальных достижений в деле борьбы с космическим мусором стала выработка новых международных стандартов в отношении искусственных спутников Земли. Теперь на их борту должны присутствовать резервные запасы топлива, чтобы по истечении срока работы увести аппараты в специально отведенные районы околоземных орбит или направить к Земле

Предполагается, что «кладбища спутников» будут располагаться на 200–300 км выше зоны геостационарных орбит. «Конечно, внедрение новых стандартов идет очень медленно, – признает Эфраим Аким, – ведь они связаны с существенными затратами. Изменение в конструкции спутников влечет за собой дополнительные многомиллионные вложения, что нравится не всем аэрокосмическим корпорациям. Но без этих мер на данный момент просто не обойтись, и все это понимают».

  Желательно также оснащать спутники дополнительными системами управления, способными в случае поражения аппарата частицами мусора уводить его с рабочих орбит. 

Подводя итоги…

• Изучив различные источники по теме, можно сделать вывод, что:

1.Экономически приемлемых способов очистки космоса от мусора пока нет. Все силы Международного сотрудничества сегодня направлены на предотвращение появления нового.

2.Однако в Федеральную космическую программу РФ включено создание к 2025 году «Ликвидатора» - специального устройства для уборки мусора с геостационарной орбиты. Планируется, что «Ликвидаторы» будут задействовать орбиту захоронения и переводить на нее до 20 объектов в течение года.

3.Существуют также и более футуристические идеи для решения проблемы космического мусора. Компания Star Inc. на конференции Space Elevator в 2010 году представила проект под названием ElectroDynamic Debris Eliminator (EDDE) – многоразовый космический спутник, оборудованный гигантскими сетями, которыми он будет сгребать крупные фрагменты космического мусора. Разработчики полагают, что один EDDE мог бы убирать до 45 объектов в год.

Источники информации

• Интерактивная модель расположения объектов на орбите Земли [Электронный ресурс] URL:  http://stuffin.space/  
• Kessler D.J. Collision Frequency of Artificial Satellites: The Creation of a Debris Belt / D.J. Kessler, B.G. Cour-Palais // Journal of Geophysical Research. – 1978. Vol. 83. P.2637-2646
• Новости высоких технологий [Электронный ресурс] URL:  https://hi-news.ru/  
• Официальный сайт госкорпорации «Роскосмос» [Электронный ресурс] URL:  https://www.roscosmos.ru/   http://ru.wikipedia.org
• http://forumru .
• http://www.rian.ru
• http://news.mail.ru
• http://www.ufolove.ru
• http://www.ntpo.com
• http://www.3dnews.ru
• http://www.vesti.ru
• http://www.kommtrans.ru
• http://www.dw-world.de
• http://mai607.ru
• http://readings.gmik.ru