Космический мусор

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Основная общеобразовательная школа №2», г. Козельск

Козельского района  Калужской области

ТЕМА РАБОТЫ:

              Космический мусор

                                                     Подготовил:

                                                             Куц Максим

                                                                ученик 9-го класса

                                                   Руководитель:

                                                           Бурулёва Тамара Михайловна

КОЗЕЛЬСК-2017

Содержание

1. Введение

2. Космический мусор

        Что такое космический мусор?

        Вред космического мусора

3. Как же очистить орбиты от мусора?

          Возможные способы утилизации мусора.

4. Заключение

5. Литература

Предмет исследования – загрязнение околоземного и космического пространства
Цель работы: теоретическое исследование видов загрязнений космоса, в частности космического мусора, способы борьбы с данным видом загрязнений.
Задачи:
• Изучить, какие виды загрязнения околоземного и космического пространства существуют.
• Выявить основные проблемы, возникающие из-за засорения околоземного и космического пространства.
• Рассмотреть пути решения проблем, связанных с загрязнением околоземного космического пространства.

Актуальность: У космических исследований есть также и «обратная сторона»: запуска ракет, разрушение и падение фрагментов космических аппаратов приводят к серьезным экологическим проблемам на Земле и в космосе, полагаю,  что  исследование на тему:  «“Космический мусор” весьма актуально

«Чем больше мы запускаем аппаратов в космос, тем менее пригодным для исследования он становится». ( А. Багров)

Введение

За годы, прошедшие  со дня запуска первого искусственного спутника Земли, люди запустили в космос тысячи объектов. 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. В связи с бурным развитием ракетной техники и космонавтики на рубеже XX-ХХI веков,  отставание специалистов и общества, в осознании опасности засорения Земли и космоса, превратилось в новую глобальную проблему. В настоящее время проблеме загрязнения окружающей среды уделяется много внимания. Но вместе с этим есть ещё одна экологическая проблема - это загрязнение околоземного космического пространства. Человечество не слишком бережно относится к родной планете, иначе проблема загрязнения окружающей среды не стояла бы сегодня так остро. Но если наша Земля имеет всё же ограниченные размеры, то уж Вселенная- бесконечна, и её, казалось бы, мусором не завалишь. Как бы не так! Законы гравитации заставляют большую часть космического мусора накапливаться в околоземном пространстве. Космос! Его фиолетовая бездна веками притягивала человека, а пришло время, оторвала от земли и позвала в неведомые дали. За восторг обозреть Землю с высоты трёхсот километров, человечество платит подчас непомерно высокую цену. Земля окружена огромным облаком космического мусора.

Космический мусор

Что же такое космический мусор? Это вышедшие из строя верхние ступени и разгонные блоки ракет-носителей, сброшенные топливные баки, фрагменты разрушенных космических объектов, а также пружины, болты, гайки, заглушки и тому подобная мелочь.

В космосе нет межгосударственных границ, поэтому долгое время космические державы размещали свои спутники там, где считали нужным. В результате ёмкость так называемых «удобных» орбит уже сегодня практически исчерпана. На низких околоземных орбитах, то есть на высотах до двух тысяч километров, сегодня находятся несколько сотен активных и более двух с половиной тысяч уже не действующих спутников, и численность этой флотилии стремительно растёт. Ещё хуже обстоят дела на геостационарной орбите, расположенной на высоте около 36-ти тысяч километров. Её главное достоинство в том, что находящиеся на ней спутники неподвижны относительно Земли. Это позволяет вести с них наблюдение и обеспечивать надёжную связь на территории, превышающей 90 процентов земной поверхности  По оценкам NASA, недалеко от Земли летает около 22000 обломков размером с футбольный мяч и больше. Обломков размером 1 миллиметр, представляющих заметную опасность, могут быть миллионы. Вся эта гора мусора представляет опасность .В первую очередь от космического мусора страдают, конечно, объекты, находящиеся на орбите. 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 на пару недель, угрожая уничтожить и других соседей.
1983 году экипаж печально знаменитого шаттла Challenger обнаружил на лобовом стекле своего корабля небольшой след от соударения с посторонним предметом.  Кратер был всего 2,5 мм в глубину и столько же в ширину, но заставил сильно поволноваться инженеров NASA. После приземления корабля специалисты тщательно осмотрели повреждения и пришли к выводу, что причиной соударения стала микрочастичка краски, отслоившаяся от какого-то другого космического аппарата. Пострадала от космического мусора и советская орбитальная станция «Салют-7», поверхность которой была буквально испещрена микроскопическими кратерами от соударения с частицами мусора. Чтобы предотвратить возможность подобных инцидентов в дальнейшем, станция «Мир» и пришедшая ей на смену МКС были оснащены экранами, защищавшими обитаемые модули от соударений с мелким мусором. Впрочем, и это не помогло. В июне 1999 года тогда еще необитаемая МКС имела все шансы столкнуться с обломком разгонного блока одной из ракет. К счастью, специалистам российского Центра управления полетами (ЦУП) удалось своевременно скорректировать ее орбиту, и обломок пролетел мимо на расстоянии 6,5 км. В 2001 году МКС пришлось предпринимать специальный маневр, чтобы не столкнуться с семикилограммовым прибором, потерянным во время выхода в открытый космос американскими астронавтами.  Что же касается более низких орбит, то очистить их от вышедших из строя космических аппаратов в принципе возможно: например, использовать остатки топлива для перевода спутников на траекторию снижения. Или применять специальные оболочки для увеличения внешней поверхности космических аппаратов, что способствовало бы их скорейшему вхождению в плотные слои атмосферы. Вот только сгорают они там, к сожалению, не всегда. По оценке крупные объекты вроде орбитальных станций «Союз 6 – Салют», «SkyLab» и «Мир» сгорели лишь на 60-90 процентов. Остальное развалилось на множество фрагментов, которые рассеялись на площади в несколько тысяч квадратных километров

 Как же очистить орбиту от космического мусора?

Единственное, что пока могут предложить ученые, – тщательное картографирование космической свалки. На сегодняшний день только два государства в мире способны эффективно отслеживать поведение космического мусора - это Россия и США, которые, к слову сказать, являются и главными «загрязнителями» космоса. У нас, как и в Америке, существуют уникальные наземные комплексы, позволяющие обнаруживать на низких орбитах кусочки до нескольких сантиметров в диаметре, но необходимо также совместно разрабатывать меры по их нейтрализации..
            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. Желательно также оснащать спутники дополнительными системами управления, способными в случае поражения аппарата частицами мусора уводить его с рабочих орбит. Предполагается, что «кладбища спутников» будут располагаться на 200–300 км выше зоны геостационарных орбит.
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. Что касается ранее запущенных космических аппаратов с радиоактивными элементами, то они находятся на высоких орбитах со сроком баллистического существования не менее 300 лет. За это время объекты должны стать радиационно-безопасными. Их фрагменты – в случае возможного пробоя корпуса космического аппарата и вытекания радиоактивных веществ в космосе – могут представлять опасность как обычный мусор и создавать некоторый дополнительный радиоактивный фон. Особенно ощутимо гибель озона происходит на высоте нижней границы стратосферы, на высоте 15 - 25 километров, там, где сосредоточена основная масса озона и там, где изменение концентрации озона происходит за счёт переноса воздушных масс.Озон воздушного «кокона», заботливо укрывающего Землю от вредных воздействий космоса, полезен тем, что поглощает «излишки» ультрафиолета, оберегая всё живое от опасных доз облучения, а при распаде образует крайне необходимый человеку кислород.

Способы утилизации космического мусора:

1Использовать магнит, укрепленный на специальном спутнике, который
будет    притягивать    металлический    мусор.    Затем    этот    магнит    с    мусором отстыковывается от спутника и сгорает в атмосфере Земли.

2. Неметаллический мусор захватывается способом космического траления, когда между двумя спутниками будет растянут особый трал, захватывающий  мусор.

3.На высоте от 800 до 1000 километров. Европейское космическое агентство разрабатывает несколько видов «механизмов захвата», чтобы подобрать мусор, например, сети, гарпуны, роботизированные конечности и щупальца.

4.Ученые из Военно- морской исследовательской лаборатории (США) предложили создать вокруг всей Земли на высоте 1,1 тыс. км облако из вольфрамовой пыли. Эта пыль, «прилипая» к мусору, затормозит обломки и сдвинет их ниже высоты 900 км.

5. Японское аэрокосмическое агентство предлагает использовать электродинамический невод, который мог бы замедлить скорость спутников или космических обломков. Замедление скорости позволило бы спутникам упасть на Землю, в атмосфере которой они просто бы сгорели.

6. Чтобы сэкономить на топливе, «рогатка» от техасского A&M University позволит запустить объект к атмосфере Земли, а затем с помощью импульса отправится к следующему обломку космического мусора.

7. Британское предложение под названием CubeSail будет использовать тягу солнечного паруса для вывода космического мусора на более низкую орбиту.

Проект назван CleanSpace. В ходе этого проекта будет осуществляться очистка космического пространства от останков космических кораблей и спутников, которые представляют серьезную угрозу для действующих орбитальных спутников и Международной Космической Станции. Его задача – приблизиться к известному мусору. Затем мусорщик выдвинет роботизированную руку, захватит мусор и пойдет вместе с ним на снижение, чтобы быстро сгореть в атмосфере.

Заключение

Международное сотрудничество   по проблеме утилизации «космического мусора»  должно базироваться на определённых основополагающих принципах:

1. Разработка правовых норм и положений должна быть направлена не столько на ограничительные меры по использованию ракетно-космической техники, сколько на её совершенствование с целью предотвращения дальнейшего засорения космоса.

2. Оснащение каждого объекта, выводимого на орбиту, средствами, обеспечивающими его увод в плотные слои атмосферы или перевод на орбиты «захоронения», установленные международным соглашением. Полное исключение возможности взрыва объекта на орбите.

3. Систематический обмен информацией между странами, эксплуатирующими ракетно-космическую технику, по всем вопросам, связанным с засорением космоса

Предотвращением дальнейшего загрязнения космического пространства занимаются несколько международных комиссий, в том числе под эгидой ООН. Космос постепенно превращается в зону вложения капитала, а коммерсантов всегда интересовали вопросы страхования рисков и возмещения потерь в результате тех или иных форс-мажорных обстоятельств. В настоящее время интенсивно вырабатываются новые требования к космической технике, определяются зоны работы спутников и оговариваются методики захоронения выработавших свой срок аппаратов.  Ученые имеют множество идей, от наземных лазеров до космических аппаратов с сетями для сбора мусора. Но эти идеи хороши на бумаге, их реализация зачастую невозможно. А если даже и возможна, то она потребует международного сотрудничества. Также как МКС – международный проект, следующим таким проектом может стать уборка в космосе.

Источники информации

1.     Новости космонавтики №1 2000г. В.Агапов «Новости космонавтики»

2.     Проблема космического мусора Л.В. Рыхлова // Земля и Вселенная.-1993 №6.-с.36.

3.     Библиофонд. Библиотека научной и студенческой информации «Проблема космического мусора»

Интернет ресурсы:

1.     Радиовести. А.Ионин «Проблема космического мусора стоит очень остро» radiovesti.ru

2.     Интернет журнал о нанотехнологиях nanodigest.ru

3.     wikipedia.ru

4.     newtechnology.net.ru

5.     newsland.ru

6.     liveinternet.ru

7.Википедия-свободная энциклопедия/http://ru.wikipedia.org/

8        Маринин, И. Влияет ли ракетная техника на здоровье алтайцев?/ И. Маринин // Новости космонавтики. — 2001. — №11 // http://www.novosti-kosmonavtiki. ru/content/numbers/226/34.shtml