Следует отметить, что при запусках первых ИСЗ рассчитывалась вероятность столкновения аппаратов лишь с метеорными телами. В наше время необходимо учитывать и возможность столкновения с фрагментами космических аппаратов. Таким образом, засорение ОКП объектами искусственного происхождения - это реальный интенсивный процесс, изменивший фоновую обстановку в ближнем космосе.
Жизнь современного человека уже не мыслится без космической деятельности и всего связанного с ней. В первую очередь мировая хозяйственная деятельность и экономика зависят от спутниковой связи, связь и прогноз погоды также ориентированы на получение орбитальной информации. Таким образом, повреждение коммуникационных орбитальных устройств негативно повлияет на каждого человека в мире.
Между тем, угроза глобального космического мусорного коллапса - дело не очень далёкого будущего. Космические экскреты и их быстрый количественный рост уже сегодня угрожают не только действующим и будущим космическим программам, но также и сетям глобальной мобильной связи, спутниковому телевидению, GPS и всему хозяйственному развитию цивилизации.
Графики Figurel иллюстрируют прогноз ожидаемой захламлённости орбит LEO, МЕО и GEO объектами космического и техногеннного мусора, а также орбитальными мусорными отходами при теперешних темпах и способах ведения ракетно-космической деятельности. Сегодня крупных мусорных объектов в ОКП десятки тысяч. Ещё на орбитах находятся около 200 тысяч частиц мусора космического и техногенного происхождения размером до 10 см, а число объектов меньше 1 см превышает десятки миллионов штук. В основном космические мусорные экскреты сконцентрированы на высотах от 850 до 1500 км над поверхностью Земли, но много их и на высотах полёта космических кораблей, а также МКС.
Осреднённые значения кривых Figurel для значений среднеквадратической ошибки о =1 экстраполированы для относительно крупных объектов размером более 10 см.
Из этого рисунка следует, что наиболее захламлёнными орбитами ОКИ, как и в настоящее время, будет относительно низкие LEO - орбиты. Количество мусорных экскретов на них через 100 лет может утроиться, а через 200 лет - усемериться.
Рост мусорных экскретов на более высоких орбитах МЕО и GEO ожидается менее интенсивным, однако также угрожающим РКТ в околоземном пространстве.
Количество объектов на орбите Земли постоянно и практически бесконтрольно увеличивается. Сегодня 90 процентов из 13 тысяч орбитальных объектов так называемого орбитального мусора способны разрушить космический аппарат, нарушить связь и нормальную жизнь многих миллионов людей.
Засорённость околоземного космического пространства техногенными объектами оказалось новым и довольно неожиданным явлением для человечества. Все объекты космического мусора потенциально могут взаимодействовать с активными аппаратами, нанося им ущерб различной тяжести в зависимости от размеров частиц и скоростей сближений с аппаратами. Необходимость мер по уменьшению интенсивности техногенного засорения космоса становится понятной при рассмотрении возможных сценариев освоения космоса в будущем.
Космонавт С.Кричевский считает [34], что… "надо прекратить тупиковое развитие космонавтики, когда создаются крупные объекты, которые затем превращаются в мусор, сжигаются в атмосфере и тонут в Мировом океане, загрязняя Землю. Давно пора понять, что это самоубийственная практика. Космические объекты, материалы, энергию и средства, потраченные на создание и выведение их на орбиту, надо использовать для самих космических полётов. Будет двойная выгода: экологическая и экономическая. Но для этого необходима адекватная экологическая политика в сфере космической деятельности, а не тупая коммерциализация, которая осуществляется с грубым нарушением экологического законодательства в России, США и во всех других космических державах".
И далее:… "Космическая деятельность на сегодня антиэкологична. Я считаю, что необходимо ввести международный мораторий на сжигание в атмосфере Земли и затопление в Мировом океане крупных космических объектов и их фрагментов, разработать и ввести в действие законодательные акты для внедрения экологобезопасных технологий на полном жизненном цикле существования крупных космических объектов, подобных "Миру" и МКС…Уверен: ужесточение экологических требований к пилотируемым полетам, экологизация ракетно-космической техники дадут новый мощный импульс развитию космонавтики. А если этого не произойдет, неизбежен технологический, экономический, экологический и социальный тупик на космическом пути".
Жизнь так устроена, что невозможно что-либо сделать, не производя мусорные экскреты, то есть не загружая пространство отходами, отбросами и мусором. Космическая деятельность - не исключение. В обществе появилось осознание того, что количество мусора "в небесах" надо как-то сокращать, и уж во всяком случае, не наращивать. Принимаются меры, чтобы с этой задачей справиться. Ежегодно в рамках ООН проходят обсуждения, касающиеся стратегии исследований ОКП и Космоса, и на каждом присутствует вопрос о мусоре.
Уже действует международное законодательство, ограничивающее количество мусора при запусках ракетной техники. Раньше, чтобы освободить запущенный спутник от крышки, болты просто взрывались специальным зарядом, что порождало множество мелких осколков. Теперь - никаких болтов, - только пружины и замковые устройства. В результате крышка просто откидывается в сторону. Летающих частей должно быть как можно меньше: лучше одна отдельная болванка, чем целый поток обломков [41].
Согласно другому международному договору, вышедший из строя спутник обязательно должен быть "убран" с орбиты. Для этого включается специальный механизм, выполняющий функцию отвода спутника в сторону.
Что касается методов борьбы с орбитальными свалками, то в данном случае наблюдается единомыслие представителей НАСА и Роскосмоса. Можно выделить два способа не допустить появления нового мусора на околоземном пространстве. Один из них - удаление с орбиты фрагментов ракет-носителей, используя остающееся на их борту топливо. Второй метод - увод космических аппаратов, отслуживших свой срок, на орбиты захоронения. По оценкам специалистов, срок существования таких аппаратов в этих точках орбиты может составлять сотни лет.
Роскосмос планирует в ближайшее время ввести обязательные безотходные стандарты космических программ. Конечно, это приведёт к удорожанию запусков, но все понимают, что проблему надо решать. В противном случае реализуется мрачный прогноз специалистов - ни один космический аппарат не сможет выйти даже на орбиту Земли.
Выше шла речь только о том "небесном мусоре", который образовался по вине человека, осваивающего космическое пространство. Но как было отмечено в разделе 5 книги, есть ещё и "космический мусор", который допустила в ОКП сама природа. Он представляет собой, в основном, метеороиды - разноразмерные осколки естественно разрушившихся планет и других космических тел, несущихся в межпланетном пространстве. Считается, что не менее половины спутников, запущенных к Марсу, с большой долей вероятности, были погублены именно метеорными потоками.
Суммарное количество метеорного вещества в ОКП оценивается сотнями миллионов тонн. Крупные фрагменты космического мусора (более 1 метра) отслеживаются системами контроля Космоса, однако повлиять на их движение невозможно, поэтому пока остаётся лишь следить за происходящим. Ещё не придуман способ, с помощью которого можно эффективно и надёжно удалять космический и орбитальный мусор. Но человечеству придётся решать эту непростую проблему, так как через опасное "мусорное" облако проходит любая ракета, стартующая с Земли, другого пути в околоземное пространство и в Космос не существует. Сегодня пришло время переосмыслить весь процесс разработки, производства, эксплуатации космической техники на полном жизненном цикле [33]. Всё это не пустые слова, а вполне реальные, осуществимые вещи. Скажем, отказ от токсичных компонентов топлива в первую очередь означает полное прекращение применения несимметричного диметилгидразина (гептила) - токсиканта первого класса опасности. В космической деятельности России необходимо запретить его использование в ракетах-носителях, разгонных блоках и космических аппаратах, взамен внедрив альтернативные, более безопасные виды топлива. Такими топливами могут быть, прежде всего, водород-кислородное, а также принципиально новое топливо - "нанотопливо", полученное с применением нанотехнологий.
У человечества нет выбора - использовать при ракетно-космической деятельности природоохранные технологии или обойтись без них. Без инноваций в космической технике превратится в гигантскую помойку не только родная планета, включая околоземное космическое пространство, но и вся Солнечная система.
Заключение
Космическая деятельность относится к опасным видам деятельности. На раннем этапе развития ракетно-космической техники основное внимание уделялось созданию собственно техники. По мере появления современных ракетно-космических комплексов, увеличения частоты пусков, накопления опыта эксплуатации ракетно-космической техники пришло понимание опасности космической деятельности, её негативного влияния на окружающую природную среду, возможности крупных материальных и финансовых ущербов при авариях и катастрофах, вреда жизни и здоровью обслуживающего персонала и населения. Аварии и катастрофы изделий ракетно-космической техники вызывают тяжелые финансовые последствия для предприятий ракетно-космической промышленности. Они, как правило, сопровождаются значительными материальными и финансовыми ущербами, гибелью людей и нанесением вреда окружающей природной среде.
Казалось бы околоземное космическое пространство огромное и мусор в нём пренебрежимо мал по массе и объёму. Чем же орбитальный мусор так опасен? Прежде всего, это вопрос безопасности, ведь современная защита космических аппаратов способна выдержать попадание микрометеоритов и техногенных частиц диаметром лишь до 1 см. Даже если исключить из списка угроз мусор, за которым следят с Земли, останется более 50 тыс. опасных частиц мусора диаметром больше 1 см, которые движутся с огромными скоростями. Любая из них может неожиданно пробить борт космического аппарата и вызвать разрушения, сравнимые с попаданием в него бронебойного малокалиберного снаряда.
При сохранении современных темпов космической деятельности и используемых технологий по прогнозам учёных ожидается удвоение орбитального мусора к концу следующего столетия, что вплотную приблизит содержание мусора к уровню лавинообразного его размножения из-за взаимных столкновений.
Орбитальное пространство космических аппаратов около Земли необходимо очистить от техногенного и космического мусора - такое мнение разделяют учёные и крупнейшие космические агентства. Однако очистка космоса, засорение которого длится более полувека, - это серьёзная технологическая задача. Вопрос, как обезопасить космонавтику от последствий своих же необдуманных действий, очень сложен. Прежде всего, препятствием является большое рассеяние и высокая скорость частиц орбитального техногенного мусора, а также их количество и зачастую слишком малый для надежного обнаружения размер.
Очевидно, что современные концентрации и энергетические характеристики орбитального мусора заведомо превосходит допустимые безопасные уровни, требуется срочная их стабилизация в ближайшее время и понижение - в дальнейшем. Требования по удалению мусора в ОКП означают необходимость существенной перестройки всей космической деятельности.
Конкретно они предусматривают исключение взрывов в ОКП, сокращение числа ракетных пусков, увеличение срока службы космических аппаратов, создание безотходных технологий их выведения на орбиты.
Существует и другая опасность РКТ в околоземном космическом пространстве. По приблизительным оценкам сегодня на орбитах в ОКП находятся около 60 космических аппаратов с радиоактивными материалами на борту. В 1978 году советский спутник Космос-954 после аварийного разрушения осыпал радиоактивными обломками северную часть Канады. С тех пор на Землю упали ещё 9 объектов с ядерными материалами.
Высокая стоимость и трудозатратность проектов создания и эксплуатации изделий ракетно-космической техники неизбежно приведёт к необходимости международной кооперации и объединения интеллектуальных, технических, финансовых и экономических ресурсов различных стран для решения мусорной проблемы в ОКП, однако когда это будет и какую цену придётся заплатить за это человечеству пока совершенно неясно.
Список использованной литературы
1. Романов В.И. Начала экскретологии. М.: Ваш полиграфический партнёр, - 2011 г., 162 с.
2. Толковый словарь русского языка под ред. Д. Н. Ушакова, М.:2010 г.
3. Приехали: мусор закрывает дорогу в космос. Сообщение сайта expansion.mubb.ru от 17 мая, 2011 г.
4. Реймерс Н.Ф. Природопользование. Словарь-справочник,М.: "Мысль", 1990 г.,639 С.
5. Дедю. И. И. Экологический энциклопедический словарь, Кишинёв: Главы, ред. МСЭ, 1989 г., 408 С.
6. Ожегов С.И. Словарь русского языка., М.: Русский язык, 1981 г., 816 с.
7. Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1983 г.,928 С.
8. Мусор. Коллекция фактов. Интернет-издание "Экология в мире" от 22.06.2008г
9. Кац Я.Г., Комарова Н.Г., Ушакова И.С. Экологические основы природопользования. Словарь-справочник москвича. М.: Издание МГУ, 2000 г.
10. Даль В. Толковый словарь живого великорусского языка, С.-Петербург, Москва, 1881 г.
11. Ожегов С.И. Словарь русского языка., М.: Русский язык, 1981 г., 816 с.
12. Околоземное космическое пространство. Интернет-издание Метеоэнциклопедия.
13. Рыхлова Л.В., Баканас Е.С. Околоземное космическое пространство: Мусор искусственный и мусор естественный.
14. Романов В.И. и др. "Экологические проблемы и риски воздействий ракетно-космической техники на окружающую природную среду". Справочное пособие, М.: "Анкил", 2000 г., 640с.
15. Муртазов А.К. Экология околоземного космического пространства. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004 г. - 304 с.
16. Американцы решили разрезать старые спутники в космосе и использовать полученные детали для новых спутников. Сообщение membrana.ru/particle/169987utm… от 24 Октября 2011 г.
17. Часть космического мусора послужит на благо человечеству, mosplanetarium. Сообщение сайта http://innovanews.ru/info/news/hightech/6468/ Oct. 26th, 2011 г.
18. DARPA сделает космический мусор антенной зомби-сетью. Сообщение CNews от 25 октября 2011 г.
19. Технологии" Космос" Ученые создают робота для починки спутников прямо на орбите Новости Students.ru от 8-10-2008 г. Источник - http://newsland.ru/News/Detail/id/303435/cat/69
20. Приехали: мусор закрывает дорогу в космос. Сообщение сайта expansion.mubb.ru от 17 мая, 2011 г.
21. Иойрыш А. И., Яскин С. А. Позволяет ли закон удалять радиоактивные отходы в космос? "Земля и Вселенная" № 5, 1993 г.
22. Мозжорин А. Доклад на Второй ежегодной международной конференции "Космическая изоляция радиоактивных атомных отходов - очистка биосферы". Калининград, 12–14 января 1993 г.
23. Космический мусор. Росбалт. RU от 05.12.2010 г.
24. Космический мусор. Материал из Википедии - свободной энциклопедии.
25. Сообщение журнала "Наука и жизнь" 1981, № 10, с. 112–113.
26. Ветров В.А., Казаков С.В. Природопользование и ядерная энергетика в России, М.:Атомэнергоиздат, 2010 г., 416с.
27. Железняков А. "Ядерное созвездие: история создания и эксплуатации отечественных космических аппаратов с ядерными энергетическими установками", Космический Мир. Энциклопедия "Космонавтика", 06.10.2002 г.
28. Наблюдение искусственных спутников Земли Сообщение сайта http://www.sat.belastro.net/index.php.
29. Муртазов А. К. Физические основы экологии околоземного пространства. РЯЗАНЬ-2008 г.
30. Сообщение сайта www.nature.ru. от - 27 августа 2001 г.
31. Сообщение сайта www.nature.ru. от 24 декабря 2000 г.
32. Как ходят в туалет на космическом корабле. Техноновости
от 15.3.2011 г. Русская версия Invision Power Board (http://www.invisionboard.com) "ПЛАНАР-СИТИ".
33. Вольвач А.Е., Румянцев В.В., Молотов И.Е. и др. Исследования фрагментов космического мусора в геостационарной области,"Космическая наука и технология" (НКАУ), 19 сентября 2006 г.
34. Лескова Н. Космическая деятельность на сегодня антиэкологична". Журнал "Огонёк". № 31 (5190). 08.08.2011 г.
35. Федеральное космическое агентство (Роскосмос). Космический мусор: десерт для бактерий. Сообщение от 23.10.2010 г.
36. Фрадкин В. Космический мусор - поддаётся ли решению эта проблема? "Немецкая волна" от 29.12.2011 г.
37. Представлен оригинальный способ удаления космического мусора. - Новости / Наука и техника, от 13. Апреля.2011 г. Информация сайта arXiv.Compulenta.ru.
39. Мартин Дж. Вход в атмосферу, М.:МИР, 1969 г.
40. РОСТ Р 52985-2008 Экологическая безопасность ракетно-
космической техники. Общие технические требования.
4Е Кисляков А. Пугало в космосе. Инфо ШОС от 05.06.2009 г. http://infoshos.ru/ru/?idn=4345.
42. Большая медицинская энциклопедия. Второе издание в 36 томах (1956–1964 годы) под редакцией академика А. Н. Бакулева.
43. Национальный стандарт российской федерации ЕОСТР 52925-2008 (изделия космической техники). Общие требования к космическим средствам по ограничению техногенного засорения околоземного космического пространства. РОСТ Р 52925-2008.
Краткий тематический словарь
А
абляция - разрушение поверхности тела (обычно метеорита) из-за сопротивления среды, возникающее при прохождении тела через земную (или любой другой планеты) атмосферу.
авторегуляция (в природе) - система взаимодействий в природе, основанная на прямых и обратных связях и ведущая в соответствии с принципом Ле Шателье к динамическому равновесию или самоорганизации и саморазвитию всей системы.
аккреция - (лат. accretio - приращение, увеличение). Падение вещества из окружающего пространства на небесное тело.
активность солнечная - совокупность нестационарных процессов в атмосфере Солнца: пятна, факелы, вспышки,
корональные конденсации, флоккулы и др.
альбедо - в общем случае отношение полного потока излучения, отраженного телом во всех направлениях, к полному падающему потоку.
антропоцентризм - воззрение, согласно которому человек является центром Вселенной и целью всех совершающихся в ней событий.
апогей - наиболее удаленная от Земли точка орбиты небесного тела, обращающегося вокруг неё.
артебиосфера - (лат. arte - искусственный). Слой биосферной колонизации в околоземном космическом пространстве, в котором находятся обитаемые космические станции и корабли.
Астрономическая единица длины (а.е.) - единица расстояний, равная среднему расстоянию Земли от Солнца. 1а.е. = 149,6 млн. км.
астероиды (малые планеты) - небольшие планетоподобные тела неправильной формы, орбиты наибольшего числа которых находятся между орбитами Марса и Юпитера.