Procesul de explorare a spațiului, care a început practic la mijlocul secolului al XX-lea, este de obicei prezentat pe latura pozitivă ca o nouă etapă în dezvoltarea cunoștințelor științifice și tehnologice. Cu toate acestea, deja după lansarea primului satelit, a început în paralel un proces negativ complet diferit, asociat cu înfundarea orbitelor apropiate de Pământ. Resturile create de om în spațiu reprezintă o serie de amenințări atât pentru nave spațiale, cât și pentru Pământ.
Surse de resturi spațiale
Gunoiul în acest caz se referă la derivate de natură artificială, care sunt foarte diverse, dar sunt asociate cu activitatea umană directă. De exemplu, meteoroizii naturali nu reprezintă o amenințare, spre deosebire de deșeurile produse de om, care reprezintă amenințări din cauza șederii îndelungate pe orbita joasă a Pământului.
Deci, de unde provin resturile periculoase din spațiu? Cea mai mare parte estegenerate în timpul lansărilor de sateliți și a altor vehicule pe orbită. În astfel de procese sunt implicate în mod necesar navele însoțitoare cu echipaj sau automat, care lasă în urmă obiecte tehnice și consumabile. Cea mai periculoasă sursă de poluare de acest fel este distrugerea sateliților și a navelor aflate pe orbită, drept urmare echipamentele negestionate și părțile structurale ale aeronavelor rămân în spațiu. Prin ele însele, fragmentele după prăbușirile echipamentelor sau în procesul de eliberare planificată a deșeurilor nu reprezintă o amenințare serioasă într-un singur număr. Cu toate acestea, odată cu acumularea pe termen lung, se formează obiecte mari, adesea cu un potențial radioactiv ridicat, ceea ce face dificilă distrugerea lor.
Un rol semnificativ în procesele de formare a resturilor periculoase îl joacă efectul degradării „în vârstă” a resturilor de la obiectele spațiale într-un mediu agresiv. Aceleași acumulări de resturi sunt afectate negativ de praful cosmic, radiațiile, temperaturile extreme, oxidarea oxigenului etc. Astfel, trebuie să se ocupe nu doar de elemente fizice care reprezintă o amenințare de coliziune, ci și de materiale necontrolate și explozive care cresc riscul. de dezastre.
Monitorizarea resturilor spațiale
Pericolele existente asociate cu prezența deșeurilor spațiale necesită, de asemenea, cercetări constante asupra orbitelor apropiate de Pământ. Dispozitivele speciale scanează deșeurile artificiale în funcție de mai multe caracteristici, inclusiv dimensiunea, masa, forma, viteza,traiectorie, compozitie etc. In functie de distanta fata de Pamant se folosesc anumite echipamente. De exemplu, orbita joasă a Pământului a sistemului LEO acoperă în mod convențional o distanță de la 100 la 2000 km. Inginerie radio, radar, optice, optoelectronice, laser și alte dispozitive pentru observarea deșeurilor spațiale funcționează în acest spectru. În același timp, se dezvoltă algoritmi speciali pentru analizarea informațiilor primite pe aceste dispozitive. Pentru a combina un set de date fragmentate, se folosesc modele matematice complexe, care oferă o imagine relativ completă a ceea ce se întâmplă într-o anumită zonă de observație.
În ciuda utilizării metodelor de monitorizare de în altă tehnologie, există încă probleme la urmărirea particulelor mici de doar câțiva milimetri. Astfel de fragmente pot fi studiate doar parțial de senzorii de la bord, dar acest lucru nu este suficient pentru a obține informații cuprinzătoare, de exemplu, despre compoziția chimică a obiectului. Una dintre direcțiile de monitorizare a unor astfel de particule este așa-numita măsurare pasivă. La un moment dat, conform acestui principiu, componentele stației spațiale Mir revenite pe Pământ au fost studiate. Esența acestei tehnologii este înregistrarea impactului particulelor studiate pe suprafața aparatului în spațiu deschis. În laboratoare au fost analizate diferite tipuri de avarii, ceea ce a făcut posibilă obținerea de informații suplimentare despre resturile spațiale. Astăzi, echipe de cosmonauți lucrează pe această cale de cercetare direct pe orbită, inspectând suprafețele navelor spațiale care operează.
Distribuirea resturilor în spațiul apropiat Pământului
Monitorizarea spațiului cosmic indică o distribuție neuniformă a resturilor de diferite tipuri pe orbite. Cele mai mari clustere sunt observate în regiunea cu orbită joasă - în special, în comparație cu orbitele în alte, diferența de densitate poate fi de o mie de ori. În același timp, există o relație între densitatea clusterelor și dimensiunile particulelor. Densitatea spațială a resturilor de dimensiuni medii este de obicei mai mică pe orbitele în alte decât pe orbitele joase, într-o proporție mai mică în comparație cu elementele cu granulație grosieră.
Caracteristicile distribuției resturilor spațiale în jurul Pământului sunt influențate de o serie de factori, printre care se numără și trăsăturile de origine. De exemplu, fragmentele mici formate ca urmare a distrugerii unor părți ale stației sau sateliților au vectori de viteză instabili. În ceea ce privește resturile mari, datorită dinamicii sale ridicate este capabil să atingă altitudini mari până la 20.000 km și să se răspândească și în inelul geostaționar. La nivelul 2000 km, există o distribuție neuniformă cu puncte de creștere a densității la 1000 și 1500 km în special. Apropo, orbita geostaționară este cea mai înfundată, iar în zona sa se înregistrează o tendință mare de deplasare a resturilor.
Tendințe de dezvoltare a resturilor spațiale
Oamenii de știință spațiali sunt mai preocupați de potențialele amenințări decât de amenințările actualeresturi pe orbitele Pământului. În prezent, studiile sugerează o creștere a ratei de poluare cu 4-5% pe an. Mai mult, rolul lansărilor de nave spațiale nu a fost încă evaluat în mod fiabil în ceea ce privește creșterea populației de corpuri străine pe diferite orbite. Obiectele mari sunt susceptibile de prognoză, dar, după cum sa menționat deja, informațiile limitate despre resturile mici chiar și în spațiul apropiat nu ne permit să vorbim cu un grad ridicat de obiectivitate despre caracteristicile deșeurilor în masă. În ciuda acestui fapt, oamenii de știință fac două concluzii clare despre resturile mici:
- Volumul particulelor mici care se formează ca urmare a distrugerii crește constant odată cu creșterea numărului de coliziuni. Atât în condiții de laborator, cât și în studiile teoretice, s-a demonstrat că fragmentele mici alcătuiesc o proporție semnificativă de elemente care sunt separate de obiectele de distrugere.
- Particulele foarte mici sub forma acelorași produse de coliziune sunt mai susceptibile la efectele negative ale forțelor externe. Efectul degradării atunci când reziduurile sunt în condiții agresive pentru o perioadă lungă de timp reduce probabilitatea unei evaluări fiabile a viitorului unor astfel de acumulări.
Evident, problemele de a găsi resturi în spațiu nu vor decât să se agraveze, ceea ce necesită adoptarea unor măsuri adecvate. Dar chiar și cu o închidere completă a proiectelor legate de spațiu, orbita Pământului va continua să fie înfundată ca urmare a ciocnirii elementelor de poluare existente cu particulele naturale. Prin inerție, acest proces va continua cel puțin încă 100ani.
Tipuri de efecte ale poluării spațiului
Cele mai periculoase consecințe negative ale influenței deșeurilor spațiale includ următoarele:
- Daune ecologice aduse Pământului. În sine, prezența deșeurilor tehnogene în orbita apropiată a Pământului implică o schimbare a fundalului ecologic și încalcă puritatea originală a mediului. Potrivit astronomilor-observatori, procesul de reducere a transparenței spațiului apropiat de Pământ este deja în desfășurare, ceea ce explică și prezența interferențelor cu funcționarea echipamentelor radio. Direct pentru Pământ, se poate observa pericolul căderii componentelor cu materiale combustibile care asigură funcționarea motoarelor cu reacție.
- Rămășițe care cad pe Pământ. Chiar și fără efect radioactiv, căderea deșeurilor produse de om din spațiul apropiat poate duce la consecințe catastrofale. Până în prezent, cele mai mari obiecte aterizate aveau o masă de cel mult 100 de tone, dar acest lucru nu reprezenta o amenințare serioasă pentru planetă. Pe de altă parte, pe măsură ce intensitatea obstrucției orbitei Pământului crește, acest scenariu va deveni din ce în ce mai sumbru.
- Pericol de coliziune în spațiu. Nu subestimați daunele deșeurilor spațiale pentru echipamentele utilizate în sprijinul zborului. Aceleași impacturi ale particulelor mari și mici pot duce la întreruperi semnificative în funcționarea dispozitivelor, iar accidentele mari pun în pericol perspectivele de implementare a unor proiecte ambițioase costisitoare.
Sisteme de evaluare a daunelor accidentalegunoi
În primul rând, practica deja consacrată de analiză a efectelor asupra suprafeței navelor spațiale este aplicată prin examinare externă de către cosmonauții înșiși. După cum sa menționat mai sus, rezultatele unor astfel de studii pot fi utilizate în continuare pentru a determina caracteristicile gunoiului. Cu toate acestea, cele mai precise informații analitice sunt furnizate numai de teste de laborator în care materialele țintă sunt afectate artificial. O imitație a unei coliziuni a echipamentelor cu resturi în spațiu este realizată prin impacturi de mare viteză. În continuare, prin intermediul modelării computerizate și digitale, datele obținute sunt prelucrate cu o analiză a caracteristicilor daunei și a mecanicii impactului asupra obiectului țintă. Printre principalii indicatori se numără proprietăți precum rezistența, păstrarea funcționalității, supraviețuirea componentelor individuale, gradul de fragmentare etc.
Determinarea nivelului de amenințare al resturilor spațiale
Chiar și în fazele de proiectare a stațiilor orbitale și a complexelor spațiale, se ia în considerare posibilitatea coliziunii cu diverse tipuri de resturi. Pentru a calcula fiabilitatea optimă a proiectării, sunt utilizate date despre mediul specific în care va fi utilizat dispozitivul. În același timp, inexactitatea metodelor experimentale și analitice de evaluare a amenințărilor este încă o problemă semnificativă. Resturile din spațiu pot fi examinate doar într-un anumit grad de ipoteze, ceea ce face dificil pentru proiectanți pregătirea adecvată a vehiculelor pentru coliziuni cu viteză mare. PentruPentru o evaluare aproximativă a amenințărilor, este utilizat conceptul de fluxuri generale de resturi spațiale, care pot fi întâlnite potențial pe calea navei spațiale. Sunt afișate date suplimentare despre densitatea fluxului, viteza, unghiurile de atac și numărul de impacturi așteptate.
Moduri de reducere a amenințărilor cauzate de resturile din spațiu
Nivelul relativ scăzut de monitorizare și caracterizare a resturilor spațiale cu predicția sa este doar o parte a problemei. În etapa actuală, specialiștii se confruntă cu o serie de probleme legate de reducerea riscurilor impactului negativ al deșeurilor produse de om în spațiul cosmic. Astăzi, două direcții sunt luate în considerare pentru a rezolva această problemă. În primul rând, aceasta este o reducere generală a zborurilor, precum și reducerea la minimum a proceselor tehnologice care duc la înfundarea orbitelor la diferite niveluri. În al doilea rând, putem vorbi despre optimizarea structurală a vehiculelor cu reducerea pieselor care ar putea deveni reziduuri spațiale. O atenție specială în sistemele de control spațial de astăzi este acordată contaminării cu substanțe radioactive. Aceasta se referă la minimizarea produselor de evacuare a motorului până la trecerea la resurse de combustibil fundamental noi.
Perspective pentru lupta împotriva resturilor în spațiul apropiat
Munca activă în vederea reglementării activităților spațiale la nivel global oferă motive de optimism în evaluarea evoluției situației în viitor. Atitudinea atentă față de curățenia mediilor orbitale este inclusă în conceptele de programe strategice ale celor mai mari state, care contribuiecea mai mare contribuție la lupta împotriva resturilor din spațiu. Curățarea și îndepărtarea particulelor mici și mari de pe orbitele poligoanelor este una dintre domeniile cheie în curățarea spațiului de poluarea provocată de om, dar încă nu există metode eficiente pentru implementarea acestui concept. Aceasta este o sarcină dificilă din punct de vedere tehnologic, așa că, în prezent, accentul principal este încă pus pe modalitățile de optimizare a activităților umane în spațiu.
Concluzie
Una dintre modalitățile radicale de a rezolva problemele legate de resturile spațiale este oprirea completă a lansării de stații orbitale și sateliți până când vor apărea mijloace noi și mai accesibile de curățare a mediului din apropierea Pământului. Dar această direcție este și utopică din cauza unei serii de motive economice și tehnologice. Cu toate acestea, există premise pentru a schimba situația în bine. Chiar dacă priviți cu câteva decenii în urmă, puteți observa schimbări fundamentale în atitudinea persoanei în sine față de această problemă. Deci, dacă în timpul funcționării stației spațiale Mir, practica obișnuită a fost eliberarea directă a deșeurilor echipajului, atunci astăzi acest lucru este imposibil de imaginat. Sunt introduse reguli din ce în ce mai stricte pentru a reglementa procesele de a fi în spațiul cosmic. Acest lucru este evidențiat și de convențiile internaționale, conform cărora țările care participă la activități spațiale sunt obligate să adere la principiile reducerii impactului negativ asupra situației ecologice în mediul apropiat Pământului.
