Четверг, Январь 18, 2018
Понедельник, 26 Ноябрь 2012 11:16

Космический мусор

Автор 
Оцените материал
(2 голосов)

За всю историю своего существования человечество умудрилось намусорить не только на всех пяти континентах, но и в космосе. С середины прошлого века (именно тогда началась эпоха освоения космоса) мусора на орбите Земли накопилось столько, что теперь он представляет реальную угрозу для полетов спутников и космических кораблей.

Все знают, что такое космический мусор, это вышедшие из строя космические аппараты, отработавшие ракетные и прочие устройства, их обломки и т. п., продолжающие находится на околоземных орбитах. По приблизительным оценкам, в околоземном пространстве находится более восьми тысяч таких объектов с размерами более 10 сантиметров, десятки тысяч с размерами 1-10 сантиметров и сотни тысяч с размерами менее 1 сантиметра. Именно эти мелкие осколки особо опасны. Скорости столкновения в космосе огромные – они разгоняются до 10-15 км в секунду. Энергия такой "фитюлечки" сравнима с груженым "КАМАЗом", который мчится со скоростью 80-100 км в час. В последнее время космический мусор стал представлять все большую опасность для вновь запускаемых космических аппаратов, но приемлемые способы борьбы с ним пока не разработаны.

На сегодняшний день космический мусор хорошо изучен. Как отмечают ученые, он распределен по орбитам слоями. . 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 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



Рисунок 1 - Распределение мусора в околоземном пространстве

К примеру, геостационарная орбита расположена прямо над экватором и представляет большой интерес для компаний-провайдеров услуг связи потому что спутники на этой орбите не меняют своего положения относительно поверхности Земли. Таким образом, уже через 10 лет на геостационарной орбите может "не остаться мест" для новых спутников. 

Решить эту проблему можно, выводя на орбиту тяжелые многоцелевые платформы, которые смогут заменить десятки и даже сотни отдельных спутников. Для создания таких платформ, в принципе известны технологии. Эти платформы могут помочь в уборке мусора, для этого на базе универсальной платформы добавляется контейнер, в который будут собираться отработавшие аппараты. Осталось только придумать технологии по уничтожению аппаратов.

Еще одной острой проблемой является огромное количество отработанных спутников и прочего мусора. Выход из строя функционирующих космических аппаратов в результате столкновения с космическим мусором может повлечь различные чрезвычайные ситуации: нарушение связи с целыми регионами, сбои в работе систем космической навигации, гибель экипажа на пилотируемых космических аппаратах или орбитальных станциях.

Решением этой проблемы является вывод мусора на более высокие малоиспользуемые орбиты, либо наоборот втягивание в атмосферу планеты, где они сгорают естественным образом.
Британские специалисты разрабатывают парусник для очистки околоземной орбиты от космического мусора. Первый такой «мусорщик» должен начать работу уже в 2011 году.

Словосочетание «космический парусник» может показаться странным, но это вполне закономерный термин. Солнечный свет оказывает хоть и малое, но зато постоянное давление на все освещаемые поверхности, и большой парус из блестящей фольги за счет давления света может придать небольшое ускорение космическому аппарату.Спутник массой всего 3 кг в сложенном виде разместится в контейнере размером меньше обувной коробки (10х10х30 см) и после вывода на орбиту будет разворачиваться до квадрата со стороной 5 м. Никаких ракетных двигателей, сложной электроники и научных приборов в этом «мусорщике» не будет, поэтому он будет сравнительно недорогим. Когда аппарат завершит свою работу и выйдет из строя, «мусорщик» раскроет свой солнечный парус, подставив его лучам Солнца. Давление света начнет тормозить уже неработоспособный спутник, а это в полном соответствии с законами механики приведет к сходу с орбиты в атмосферу Земли. Там, под действием силы трения, аппарат раскаляется и сгорает.



Рисунок 2 - Кратер на стекле иллюминатора шаттла Endeavour возник в результате удара микрочастицы космического мусора, врезавшейся в корабль на высокой скорости

В 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.

Создание автоматизированной системы предупреждения опасных ситуаций также поможет снизить в космосе опасность столкновений со "звездными” отходами. На сегодняшний день только два государства в мире способны эффективно отслеживать поведение космического мусора. Легко догадаться, что это Россия и США, которые, к слову сказать, являются и главными «загрязнителями» космоса. В России, 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. Было бы неплохо создать международную систему слежения, объединить каталоги объектов, разработать общую систему предупреждений о рисках столкновений, только в этом случае можно реально обезопасить полеты.

Космический мусор представляет серьезную угрозу безопасности не только для космических полетов, а также для людей и собственности на Земле. 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.
Вхождение того или иного объекта в атмосферу связано не только с опасностью механического удара, но и с возможностью химического либо радиологического заражения окружающей среды.
В 1964 году в ходе неудачного запуска навигационного спутника США с ядерными источниками энергии на борту радиоактивные материалы рассеялись над акваторией Индийского океана. Всем памятна ситуация и со станцией «Мир», затопленной в Тихом океане. Тогда у десятков тысяч жителей островных государств случился форменный массовый психоз. Люди панически боялись, что «русская громадина» свалится им прямо на голову. А вот для жителей Алтайского края этот кошмар стал реальностью. Именно над этим регионом России пролегают траектории полета ракет, запускаемых с Байконура.

В итоге, ситуация с увеличением космического мусора на данный момент хорошо изучена и находится под наблюдением специалистов. Есть немало разработок на тему утилизации и схода с орбиты мусора, но все они сложные и дорогостоящие. Есть ряд эффективных и не столь затратных мер. Но к решению проблемы, конечно же, стоит подходить комплексно.
К этим мерам можно отнести сжигание или продувание неиспользованного топлива, разрядку аккумуляторных батарей, освобождение жидкостей из-под давления. Перевод на нижнюю орбиту или контролированное возвращение в атмосферу.
С точки зрения на современный уровень засоренности околоземного пространства, следует применить концепции прямой и непрямой защиты. Защита от частиц размером 0,1-1 см может осуществляться за счет применения экранных конструкций. Защита от частиц размером более 1см может осуществляться за счет принятия специальных мер при проектировании КА, заключающихся в расположении жизненно важных систем в так называемых мертвых зонах относительно направления удара потоком мусора. Что касается экранных конструкций, то они бывают разного типа: это и простые одношаровые выносные экраны, размещающиеся перед корпусом аппарата, и сложные многошаровые конструкции из металла и керамики. Также ориентируя определенным образом космический корабль, космонавты могут использовать его в качестве экранной защиты. Такая практика уже применялась на орбитальной станции «Мир». Для кораблей «Шаттл» орбитальная степень ориентируется таким образом, чтоб его хвостовая часть была повернута в направление движения. Работы в космосе происходят таким образом, чтоб космонавты были защищены корпусом станции. 

Хотелось бы добавить, что загрязненность космоса с каждым годом продолжает расти, в связи с этим растет риск столкновений причиняющих повреждения космическим аппаратам.
Поскольку с помощью существующих технологий тяжело решить задачу улучшения состояния космической среды, разумным шагом по сохранению космического пространства для будущих поколений в настоящее время есть принятие мер по уменьшению загрязненности.

Медиа

Последнее изменение Понедельник, 28 Октябрь 2013 18:51
Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии
Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru
Google+    Login