Космічне сміття

Космічне сміття як некеровані об'єкти антропогенного походження, які більше не виконують своїх функції та літають навколо Землі. Розгляд головних шляхів вирішення нетривіальної задачі. Аналіз особливостей математичного моделювання космічного сміття.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Космічне сміття

космічний сміття земля



Вступ

Завдяки першим стартам космічних апаратів у космос, які продовжуються і по сьогодення та експериментам, що проводяться на навколоземній орбіті, людство спромоглося створити справжнє сміттєве звалище навколо Землі. Ці уламки можуть представляти пряму або ж опосередковану загрозу населенню. Актуальність цієї проблеми з кожним роком набирає все більші і більші оберти, що дає змогу сподіватися на найближче вирішення цього запитання.



1.Загальне положення

Космічне сміття або орбітальне сміття -- некеровані об'єкти антропогенного походження, які більше не виконують своїх функції та літають навколо Землі або в меншій мірі навколо інших планет чи Сонця. Ці об'єкти різноманітного походження становлять загрозу космічним апаратам.

Питання про засмічення навколоземного космічного простору «космічним сміттям» виникло понад півстоліття тому, з початком запусків штучних супутників в кінці 50-х років. Але лише порівняно недавно, в 1993 році проблема отримала офіційний міжнародний статус - адже ефект Кесслера не знає політичних кордонів і працює однаково над США, Монголією чи Ефіопією, оскільки зачіпає він не навколоземний простір, який відноситься до якоїсь конкретної держави, а саме космічний простір Землі.

Суть ефекту Кесслера дуже проста. Космічне сміття (головним чином літальні апарати, які відслужили свій термін), по довільним орбітам обертається навколо планети з величезною швидкістю. Ці об'єкти мають величезний запас кінетичної енергії. Час від часу вони стикаються, утворюючи ще більшу кількість дрібних об'єктів - і чим вони дрібніші, тим небезпечнішими вони стають для діючих супутників і літальних апаратів. При достатньо великій кількості зіткнень, кількість нових уламків, які виникають лавиноподібно, може зробити навколоземний космічний простір (НКП) абсолютно непридатним для польотів.



Рис.

Схожа картина спостерігається в кільцях Сатурна, де крижані брили постійно кришаться (саме завдяки цьому вони добре відбивають світло і помітні з Землі). Однак знадобилися б мільйони років, щоб космічне сміття зібралось на подобу кілець, і зіткнення з ним можна було б уникнути. Сьогодні якась маленька підступна гайка, яка мчить зі швидкістю 10 км/с, може з'явитись з будь-якого боку і пошкодити справно працюючий супутник. Якщо ж кількість космічного сміття досягне критичної точки, то, згідно Кесслеру, людство взагалі втратить можливість виходити у відкритий космос.

В деяких випадках об'єкти «космічного сміття», які містять на борту небезпечні (ядерні, токсичні і т. п.) матеріали або просто мають великі розміри, можуть представляти пряму небезпеку і для Землі - при їх неконтрольованому сході з орбіти, неповному згорянні при проходженні щільних шарів атмосфери Землі і випаданні уламків на населені пункти, промислові об'єкти, транспортні комунікації і т. п.



Рис.

2.Шляхи вирішення нетривіальної задачі

Як знищити космічний мотлох на висоті понад 600 км від поверхні планети? Поки що вчені мають у своєму розпорядженні лише концепти дорогих методів боротьби з цим важкодоступним сміттям. Ефективними практичними можливостями ми поки не володіємо - і воно може безкарно кружляти над нашими головами впродовж тисячоліть.

На щастя, взаємодія з атмосферою на низьких навколоземних орбітах, які використовуються найчастіше, ліквідує основну частину сміття. А зіткнення літальних апаратів з космічним сміттям на менших висотах вже не настільки небезпечні, оскільки при цьому будь-які тіла втрачають швидкість, а з нею і свою кінетичну енергію, а потім, як правило, згорають в щільних шарах атмосфери. На висотах, де тертя об атмосферу незначне, час життя космічного сміття значно зростає. Слабкий вплив атмосфери, сонячного вітру і тяжіння Місяця можуть поступово привести до зниження його орбіти, але на це може знадобитися не одна тисяча років.



Рис.

Сьогодні пропонується вже на етапі проектування супутників передбачати засоби їх виходу з орбіти - гальмування до швидкості входу в щільні шари атмосфери, де вони згорять, не залишаючи небезпечних великих частин, або перехід на «орбіти поховання» (значно вищі за орбіти геостаціонарних супутників). Але що ж робити з тим космічним сміттям, яке вже сьогодні кружляє над нашими головами?

У 2013 році очікується пік сонячних спалахів і корональних викидів маси, що для діючих літальних апаратів досить небезпечний момент. Хороша новина в тому, що сонячний максимум не менш небезпечний для 300 000 уламків космічного сміття. У наступному році гази термосфери, шару атмосфери, який починається на висоті 90 км від поверхні Землі, розігріються до 1100?C і сильно розширяться, гальмуючи рух уламків. Це змусить більшу їх частину знизитись і, в решті решт, згоріти в атмосфері.

3.Актуальні положення

Як зазначає НАСА, кількість зафіксованого космічного сміття на орбіті почала зменшуватись ще в 2011 році, а зараз цей процес проходить все більш інтенсивно. Однак ми не можемо розраховувати виключно на допомогу світила в боротьбі з космічними уламками, і до 2014 року необхідно ввести нові міжнародні правила безпечної утилізації відпрацьованих апаратів.

Актуальність завдання забезпечення безпеки космічних польотів в умовах техногенного забруднення НКП і зниження небезпеки для об'єктів на Землі при неконтрольованому входженні космічних об'єктів в щільні шари атмосфери і їх падінні на Землю стрімко зростає. Тому в забезпечення вирішення цієї проблеми міжнародне співробітництво з проблематики «космічного сміття» розвивається за такими пріоритетними напрямами:

· Екологічний моніторинг НКП, включаючи область геостаціонарної орбіти: спостереження за «космічним сміттям» і ведення каталогу об'єктів «космічного сміття».

· Математичне моделювання «космічного сміття» і створення міжнародних інформаційних систем для прогнозу засміченості НКП і її небезпеки для космічних польотів, а також інформаційного супроводу подій небезпечного зближення космічних об'єктів та їх неконтрольованого входу в щільні шари атмосфери.

· Розробка способів і засобів захисту космічних апаратів від впливу високошвидкісних частинок «космічного сміття».

· Розробка та впровадження заходів, спрямованих на зниження засміченості НКП.

Рис.



Найбільше мотлоху в навколоземний простір сьогодні відправляє Китай (40%), США (27,5%) і Росія - (25,5%), тому саме їм необхідно в першу чергу зібратись за столом переговорів. Переводити супутники на далекі «орбіти поховання», програмувати на гальмування до швидкості входу в щільні шари атмосфери, або, може, коригувати їх рух за допомогою потужного лазера з поверхні Землі? Варіантів існує декілька, і кожен з них однозначно кращий за бездіяльність.



Висновок

Отже, спираючись на отриманні данні можна сказати,що кількість сміття на орбіті за останні 7-8 років збільшилася майже на 25%,що може привести до фатальних наслідків для населення і для самої планети ,якщо дотримуватись таких темпів. Але вчені почали досить серйозно ставитися до цієї задачі і вирішувати її проблеми,деталізуючи та каталогізуючи кожен з уламків. На даному етапі вже створена значна кількість проектів,що дозволить у майбутньому значною мірою розчистити існуюче сміттєве звалище навколо Землі. Таким чином,нам залишається сподіватися на командну і мудру співпрацю між вченими різних країн, які зможуть вилікувати нашу матір-Землю.



Список використаної літератури

1. http://www.bbc.co.uk/ukrainian/science/2011/08/110809_space_trash_as.shtml (Останнє поновлення: Вівторок, 9 серпня, 2011 p.)

2. http://tsn.ua/nauka_it/kosmichne-smittya-na-orbiti-zemli-dosyaglo-kritichnoyi-masi.html (2 вересня 2011)

3. http://www.eco-live.com.ua/content/blogs/problema-kosmichnogo-smittya (28.02.2012)

4. http://ria.ru/science_infographics/20140210/994124719.html (оновлено: 11:39 11.02.2014)

5. http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%81%D0%BC%D1%96%D1%87%D0%BD%D0%B5_%D1%81%D0%BC%D1%96%D1%82%D1%82%D1%8F (Остання зміна цієї сторінки: 11:13, 22 грудня 2013.)

ено н Размещено на Allbest

...