Экология космоса

I межрегиональный фестиваль науки и искусства

«ЛИК (Личность. Интеллект. Культура)»

 

 

ЛИКовские чтения «Биология. Экология»

 

 

 

Экология космоса

 

 

 

Работу выполнил:

Шведов Александр Александрович

Место учебы: Федеральное государственное казенное общеобразовательное учреждение «Екатеринбургское суворовское военное училище Министерства обороны Российской Федерации», г. Екатеринбург

Класс: 8г

 

Руководитель:

Замбровская Елена Ивановна

Место работы: Федеральное государственное казенное общеобразовательное учреждение «Екатеринбургское суворовское военное училище Министерства обороны Российской Федерации», г. Екатеринбург

Должность: преподаватель химии и биологии

 

 

 

 

Оглавление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

4 октября 1957 года запуском первого в мире искусственного спутника Земли была открыта космическая эра – новая эра в истории человечества. 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. Например, теперь в нашем распоряжении надежная спутниковая  теле-радио связь, Интернет, точные прогнозы погоды и многое другое. В информационной деятельности общества благодаря развитию космонавтики уже сейчас наблюдаются революционные сдвиги. 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 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.

Энтузиазм человечества в  освоении космоса привёл к появлению  нового класса космических объектов – космического мусора,  который значительно превосходит населённость метеорами размером более 1см (более мелкоразмерные частицы невозможно наблюдать, а, следовательно, и посчитать).

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.

Впервые о масштабном загрязнении  космоса учёные 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.

Сейчас мусор, заполнивший  космическое пространство, угрожает сохранности искусственных спутников и безопасности астронавтов, когда те выходят в открытый космос. 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. Скорость движения в космосе и мелких, и крупных объектов может достигать нескольких тысяч километров в час. Поэтому они представляют серьезную угрозу для космических кораблей и действующих спутников. Данная проблема является актуальной на современном этапе развития космонавтики и исследования околоземного пространства.

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

Чтобы узнать, что знают  суворовцы выпускного класса о проблеме загрязнения космоса, был проведен опрос, в результате которого были получены следующие данные.

Были опрошены 76 человек.

Возраст: 16-17 лет.

1. Является ли проблема загрязнения Космоса актуальной?

Да – 61% Нет – 39 %

2. Влияет ли запуск космических кораблей на озоновый слой Земли?

Да – 67 % Нет – 33%

3. Знаете ли вы, что такое «космический мусор»?

Да – 62 % Нет – 38 %

4. Куда деваются сломанные спутники?

Опрошенные считают:

• остаются на орбите                                                 26 %
• падают на землю или в океан                                46%
• полностью сгорают в атмосфере                           51%
• не знаю                                                                      15%

5. Что нужно делать с отработавшими спутниками?

•    ничего                                                                        29%
•    собирать их специальными космическими мусоросборниками и возвращать на Землю

      для переплавки                                                          45%

•   затапливать в океане                                                 11 %
•   взрывать в Космосе                                                   15%

6. Нужно ли продолжать космические исследования, если загрязнение околоземного пространства станет значительным?

•   нужно продолжать в любых условиях                     29 %
•   немедленно прекратить до полной очистки

      Космоса от мусора                                                     27 %

•   нужно уменьшить количество

    запускаемых аппаратов                                              39 %

•   не знаю                                                                        5%

Таким образом, можно видеть, что 2/3 опрошенных видят в загрязнении  околоземной среды реальную экологическую  угрозу. Учитывая, что на вопрос об утилизации отработавших спутников можно было указать несколько вариантов возможных ответов, можно считать, что подавляющее большинство респондентов правильно указывают на сгорание возвращаемых космических аппаратов в плотных слоях атмосферы и затопление несгоревших частей в Мировом океане.

Интересная картина получается при ответе на 6-й вопрос о путях  решения проблемы. Графически это  можно представить таким образом (Приложение 1).

Из диаграммы видно, что примерно равное число опрошенных заняли крайние  позиции – немедленно прекратить запуск космических аппаратов (зеленый) и продолжать в любых условиях (синий). Чуть менее 40 % (розовый) считают, что следует продолжить работу в космосе, но при этом сократить количество запускаемых аппаратов.

Таким образом, не существует единого мнения по этому вопросу.

Такую ситуацию можно объяснить  тем, что люди не имеют достаточной  информации по данной теме. Поэтому задачами данной исследовательской работы является: рассмотреть проблему засорения околоземного космического пространства «космическим мусором»; ознакомиться с имеющимися на сегодняшний день проектами очистки ближнего космоса; познакомить с данной экологической проблемой обучающихся ЕкСВУ.

 

 

 

 

 

 

Основная часть

Источники «космического мусора»

 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. При малом количестве автомобилей несколько десятков лет назад не стоял остро вопрос о загрязнении воздуха их выхлопными газами и очень незначительной была опасность столкновений автомобилей друг с другом, так и относительно малое до настоящего времени число запусков космических аппаратов не вызывает пока серьезных опасений по поводу космических «дорожно-транспортных происшествий». 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. (Приложение 2)

За более чем 50 лет космической эры на орбиты вокруг Земли было выведено свыше 12000 космических аппаратов, из них около 5 000 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. Так, в 1965 г. при взрыве последней ступени американской ракеты – носителя «Титан-3А», запущенной 15 октября того же года, образовалось около 470 осколков, а запуск ракеты «Пегас» 19 мая 1994 г. породил 710 обломков.

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.

По данным США, на космических орбитах  вокруг Земли находится свыше 9000 предметов размером 10 см и более, а количество мелких, не превышающих 1 см, исчисляется несколькими миллионами. В силу законов небесной механики такие объекты, движущиеся вокруг Земли по достаточно высоким орбитам, могут находиться на них многие годы, до того как войдут в плотные слои атмосферы и сгорят.

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 2008 год был намечен запуск почти 70 спутников. 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. Китайская противоспутниковая ракета настигла и разрушила старый китайский же метеорологический спутник, находившийся на орбите высотой около 850 километров. Столкновение породило порядка 1 тысячи обломков, которые, получив импульс в самых неожиданных направлениях, в течение всего нескольких дней расползлись по всей бывшей орбите спутника и за её пределы. В частности, по высоте орбиты обломков уже варьируются от 160 до 3200 километров. 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. Примеры таких «встреч» уже имеются. На иллюминаторе советской орбитальной станции «Салют-7» осталась выбоина диаметром 4 мм, а на лобовом стекле американского корабля «Челленджер» специалисты обнаружили скол диаметром 2,5 см и глубиной 0,5 см, возникший от столкновения с кусочком краски, отколовшимся от другого аппарата.

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 видно, как может выглядеть наша планета, окруженная облаком космических объектов. В реальности картина может оказаться еще ужаснее. (Приложение 3)

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.