Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Астрономия / Статьи / Доклад на тему "Космический мусор"

Доклад на тему "Космический мусор"

Идёт приём заявок на самые массовые международные олимпиады проекта "Инфоурок"

Для учителей мы подготовили самые привлекательные условия в русскоязычном интернете:

1. Бесплатные наградные документы с указанием данных образовательной Лицензии и Свидeтельства СМИ;
2. Призовой фонд 1.500.000 рублей для самых активных учителей;
3. До 100 рублей за одного ученика остаётся у учителя (при орг.взносе 150 рублей);
4. Бесплатные путёвки в Турцию (на двоих, всё включено) - розыгрыш среди активных учителей;
5. Бесплатная подписка на месяц на видеоуроки от "Инфоурок" - активным учителям;
6. Благодарность учителю будет выслана на адрес руководителя школы.

Подайте заявку на олимпиаду сейчас - https://infourok.ru/konkurs


Международный конкурс по математике «Поверь в себя»

для учеников 1-11 классов и дошкольников с ЛЮБЫМ уровнем знаний

Задания конкурса по математике «Поверь в себя» разработаны таким образом, чтобы каждый ученик вне зависимости от уровня подготовки смог проявить себя.

Конкурс проходит полностью дистанционно. Это значит, что ребенок сам решает задания, сидя за своим домашним компьютером (по желанию учителя дети могут решать задания и организованно в компьютерном классе).

Подробнее о конкурсе - https://urokimatematiki.ru/

  • Астрономия

Поделитесь материалом с коллегами:

Космический мусор: текущее состояние, проблемы и пути ее решения


  1. Введение


Что такое космический мусор? Под космическим мусором подразумеваются все искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые уже неисправны, не функционируют и никогда более не смогут служить никаким полезным целям, но являющиеся опасным фактором воздействия на функционирующие космические аппараты, особенно пилотируемые. В некоторых случаях, крупные или содержащие на борту опасные (ядерные, токсичные и т. п.) материалы объекты космического мусора могут представлять прямую опасность и для Земли — при их неконтролируемом сходе с орбиты, неполном сгорании при прохождении плотных слоев атмосферы Земли и выпадении обломков на населённые пункты, промышленные объекты, транспортные коммуникации и т. п. hello_html_2aab41f6.jpg

Космос нуждается в срочной очистке от мусора. Если обломки и останки спутников и ракет не будут удалены с низкой околоземной орбиты, космические полёты вскоре могут стать слишком опасными для людей и техники.

Целью моей работы является выяснение причин возникновения космического мусора и выявление рядя методов борьбы с космическим мусором.







  1. История освоения околоземного космического пространства искусственными спутниками.


4 октября 1957 г. бывший СССР произвел запуск первого в мире искусственного спутника Земли. Первый советский спутник позволил впервые измерить плотность верхней атмосферы, получить данные о распространении радиосигналов в ионосфере, отработать вопросы выведения на орбиту, тепловой режим и др. Спутник представлял собой алюминиевую сферу диаметром 58 см и массой 83,6 кг с четырьмя штыревыми антеннами длинной 2,4-2,9 м. В герметичном корпусе спутника размещались аппаратура и источники электропитания. Начальные параметры орбиты составляли: высота перигея 228 км, высота апогея 947 км, наклонение 65,1 гр. 3 ноября Советский Союз сообщил о выведении на орбиту второго советского спутника. В отдельной герметической кабине находились собака Лайка и телеметрическая система для регистрации ее поведении в невесомости. Спутник был также снабжен научными приборами для исследования излучения Солнца и космических лучей. 6 декабря 1957 г. в США была предпринята попытка запустить спутник «Авангард-1» с помощью ракеты-носителя, разработанной Исследовательской лабораторией ВМФ. После зажигания ракета поднялась над пусковым столом, однако через секунду двигатели выключились и ракета упала на стол, взорвавшись от удара.

31 января 1958 г. был выведен на орбиту спутник «Эксплорер-1», американский ответ на запуск советских спутников. По размерам и массе он не был кандидатом в рекордсмены. Будучи длинной менее 1 м и диаметром только ~15,2 см, он имел массу всего лишь 4,8 кг. Однако его полезный груз был присоеденен к четвертой, последней ступени ракеты-носителя «Юнона-1». Спутник вместе с ракетой на орбите имел длину 205 см и массу 14 кг. На нем были установлены датчики наружной и внутренней температур, датчики эрозии и ударов для определения потоков микрометеоритов и счетчик Гейгера-Мюллера для регистрации проникающих космических лучей.

Важный научный результат полета спутника состоял в открытии окружающих Земля радиационных поясов. Счетчик Гейгера-Мюллера прекратил счет, когда аппарат находился в апогее на высоте 2530 км, высота перигея составляла 360 км.

5 февраля 1958 г. в США была предпринята вторая попытка запустить спутник «Авангард-1», но она также закончилась аварией, как и первая попытка. Наконец 17 марта спутник был выведен на орбиту. В период с декабря 1957 г. по сентябрь 1959 г. было предпринято одиннадцать попыток вывести на орбиту «Авангард-1» только три из них были успешными.

В период с декабря 1957 г. по сентябрь 1959 г. было предпринято одиннадцать попыток вывести на орбиту «Авангард».

Оба спутника внесли много нового в космическую науку и технику (солнечные батареи, новые данные о плотности верхний атмосферы, точное картирование островов в Тихом океане и т.д.) 17 августа 1958 г. в США была предпринята первая попытка послать с мыса Канаверал в окрестности Луны зонд с научной аппаратурой. Она оказалась неудачной. Ракета поднялась и пролетела всего 16 км. Первая ступень ракеты взорвалась на 77 с полета. 11 октября 1958 г. была предпринята вторая попытка запуска лунного зонда «Пионер-1», также оказалась неудачной. Последующие несколько запусков также оказались неудачными, лишь 3 марта 1959 г. «Пионер-4», массой 6,1 кг частично выполнил поставленную задачу: пролетел мимо Луны на расстоянии 60000 км (вместо планируемых 24000 км).

Так же как и при запуске спутника Земли, приоритет в запуске первого зонда принадлежит СССР, 2 января 1959 г. был запущен первый созданный руками человека объект, который был выведен на траекторию, проходящую достаточно близко от Луны, на орбиту спутника Солнца. Таким образом «Луна-1» впервые достигла второй космической скорости. «Луна-1» имела массу 361,3 кг и пролетела мимо Луны на расстоянии 5500 км. На расстоянии 113000 км от Земли с ракетной ступени, пристыкованной к «Луне-1», было выпущено облако паров натрия, образовавшее искусственную комету. Солнечное излучение вызвало яркое свечение паров натрия и оптические системы на Земле сфотографировали облако на фоне созвездия Водолея.

«Луна-2» запущенная 12 сентября 1959 г. совершила первый в мире полет на другое небесное тело. В 390,2-килограммовой сфере размещались приборы, показавшие, что Луна не имеет магнитного поля и радиационного пояса.

Автоматическая межпланетная станция (АМС) «Луна-3» была запущена 4 октября 1959 г. Вес станции равнялся 435 кг. Основной целью запуска был облет Луны и фотографирование ее обратной, невидимой с Земли, стороны. Фотографирование производилось 7 октября в течение 40 мин с высоты 6200 км над Луной.

Проблема засорения околоземного космического пространства «космическим мусором» как чисто теоретическая возникла по существу сразу после запусков первых искусственных спутников Земли в конце пятидесятых годов. Официальный статус на международном уровне она получила после доклада Генерального секретаря ООН под названием «Воздействие космической деятельности на окружающую среду» 10 декабря 1993 г., где особо отмечено, что проблема имеет международный, глобальный характер: нет засорения национального околоземного космического пространства, есть засорение космического пространства Земли, одинаково негативно влияющее на все страны, прямо или косвенно участвующие в его освоении.

В настоящее время только две страны — Россия и США имеют возможность и отслеживают всё околоземное космическое пространство в плане техногенного засорения с опорой на свои национальные системы контроля космического пространства.

Двое специалистов космического центра NASA в Хьюстоне выступили предостережением. Джей-Си Лю (J.-C. Liou) и Николас Джонсон (Nicholas Johnson) использовали компьютерную модель под названием LEGEND, чтобы попытаться спрогнозировать то, что случится с космическим мусором в последующие 200 лет. В настоящее время на земной орбите находится больше 9 тысяч объектов искусственного происхождения. Две трети из них — космический хлам. Исследователи сосредоточились на фрагментах, летающих на низкой орбите, на высотах от 200 до 2 тысяч километров над поверхностью Земли. всё больше металла отправляется в космос каждый год: к 2200-му количество ненужных человечеству объектов на орбите должно утроиться.

Поэтому специалисты NASA бьют тревогу: если мы по-прежнему будем полагаться исключительно на гравитацию, чтобы «вернуть» мусор на Землю, то на очистку внеземного пространства потребуются тысячи лет. А своего собственного, простого и дешёвого способа уборки космического мусора у людей нет. Необходимость мер по уменьшению интенсивности техногенного засорения космоса становится понятной при рассмотрении возможных сценариев освоения космоса в будущем. Так существуют оценки, так называемый «каскадный эффект», который в среднесрочной перспективе может возникнуть от взаимного столкновения объектов и частиц «космического мусора», при экстраполяции существующих условий засорения низких околоземных орбит (НОО), даже с учетом мер по снижению в будущем числа орбитальных взрывов (42 % всего космического мусора) и других мероприятий по уменьшению техногенного засорения, может в долгосрочной перспективе привести к катастрофическому росту количества объектов орбитального мусора на НОО и, как следствие, к практической невозможности дальнейшего освоения космоса. Предполагается, что «после 2055 года процесс саморазмножения остатков космической деятельности человечества станет серьезной проблемой»

По данным, опубликованным Управлением ООН по вопросам космического пространства, в октябре 2009 года «Вокруг Земли вращается около 300 тысяч обломков мусора»

Наиболее засорены те области орбит вокруг Земли, которые чаще всего используются для работы космических аппаратов. Это НОО, геостационарная орбита (ГСО) и солнечно-синхронные орбиты (ССО).

Вклад в создание космического мусора по странам: Китай — 40 %; США — 27,5 %; Россия — 25,5 %; остальные страны — 7 %.


  1. Методы уборки и уничтожения КМ.


Эффективных практических мер по уничтожению космического мусора на орбитах более 600 км (где не сказывается очищающий эффект от торможения об атмосферу) на настоящем уровне технического развития человечества не существует. Хотя в ряду других рассматривался, например, проект спутника, который будет искать обломки и испарять их мощным лазерным лучом.[источник не указан 83 дня] Вместе с тем актуальность задачи обеспечения безопасности космических полетов в условиях техногенного загрязнения околоземного космического пространства (ОКП) и снижения опасности для объектов на Земле при неконтролируемом вхождении космических объектов в плотные слои атмосферы и их падении на Землю стремительно растет. Поэтому в обеспечение решения этой проблемы международное сотрудничество по проблематике «космического мусора» развивается по следующим приоритетным направлениям:

Экологический мониторинг ОКП, включая область геостационарной орбиты (ГСО): наблюдение за «космическим мусором» и ведение каталога объектов «космического мусора».

Математическое моделирование «космического мусора» и создание международных информационных систем для прогноза засоренности ОКП и её опасности для космических полетов, а также информационного сопровождения событий опасного сближения КО и их неконтролируемого входа в плотные слои атмосферы.

Разработка способов и средств защиты космических аппаратов от воздействия высокоскоростных частиц «космического мусора».

Разработка и внедрение мероприятий, направленных на снижение засоренности ОКП.


  1. Методы устранения проблем, связанных с орбитальным космическим мусором.

Отработавшие своё спутники представляют реальную опасность для других орбитальных объектов.

Новый метод увода аппаратов-ветеранов с орбиты и их уничтожения предложили на днях инженеры американской корпорации Global Aerospace.Как считают специалисты, оптимальным решением может стать крупный воздушный шар, закреплённый в сложенном состоянии на борту спутника. Когда последний исчерпает свои возможности, шар должен наполниться гелием (либо другим газом). Большая оболочка создаст измеримое аэродинамическое сопротивление даже в разреженных остатках атмосферы. hello_html_m7826c7fa.jpg

По расчётам инженеров Global Aerospace, такой шар диаметром 37 метров всего за год в состоянии увести зонд массой 1,2 тонны с начальной орбиты, условно принятой за 830 километров, и заставить его сгореть в атмосфере. В естественных условиях процесс торможения может занять не одно столетие.

Свой проект, получивший название «Лёгкое как паутинка устройство понижения орбиты» ,представители компании презентовали на прошедшей в Канаде конференции по астродинамике.

США построили орбитальный наблюдатель за космическим мусором.

На середину августа 2010 года американские ВВС (USAF) запланировали запуск единственного в своём роде спутника — Space Based Space Surveillance (SBSS). Новый аппарат впервые займётся отслеживанием орбитального мусора непосредственно из космоса.

Однотонный спутник изготовила компания Boeing. Его полезная нагрузка — мощный визуальный сенсор с широким полем зрения и электроникой с низким уровнем шума. Аппарат будет выведен на солнечно-синхронную орбиту высотой 630 километров.

В настоящее время слежение за космическим мусором — осколками аппаратов, неработающими спутниками, верхними ступенями ракет — ведётся при помощи наземных радаров и телескопов. Однако они испытывают помехи со стороны изменчивой «погоды», а кроме того, возможность оперативного наблюдения за конкретным объектом зависит от времени суток.

Космический «глаз» поможет снять эти ограничения и предоставит ВВС США дополнительный инструмент для контроля за полумиллионом орбитальных «мёртвых железок». Заодно SBSS возьмёт «на карандаш» и действующие спутники. Американцы пишут, что намерены отслеживать изменения в орбите любого аппарата, потенциально способного представлять угрозу, например, в качестве перехватчика спутников.

Интерес к теме космического мусора возрос после беспрецедентной аварии в 2009 году, когда в космосе столкнулись действующий американский и выведенный из эксплуатации российский спутники. Наземные службы слежения тогда не сумели предсказать коллизию и увести работающий аппарат в сторону. Также участились случаи близкого прохода космических обломков от МКС, из-за чего порой приходится корректировать её орбиту.

Разработан солнечный уборщик космического мусора.

Небольшой солнечный парус мог бы не только предоставлять малым спутникам даровую тягу во время выполнения основной миссии, но и сводить с орбиты аппараты, отработавшие свой век. Проверить эту идею на практике призван наноспутник CubeSail, представленный недавно британскими инженерами.

Партнёры в этом проекте: космический центр университета Суррея (Surrey Space Centre), основной разработчик аппарата, компания Surrey Satellite Technology, а также европейский аэрокосмический гигант EADS Astrium, который предоставил финансирование.

Запуск аппарата в космос намечен на конец 2011 года. Он должен выйти на полярную орбиту высотой 700 километров. Там CubeSail развернёт квадратный парус из тонкой полимерной плёнки площадью 25 квадратных метров.

Мы будем контролировать парус при помощи новой техники, без применения ракетных двигателей, — объясняет руководитель проекта доктор Вайос Лаппас (Vaios Lappas) из университета Суррея. — Мы разработали механизм качания, который использует очень маленькие моторы. Он способен смещаться в двух направлениях. Это даст нам возможность изменять взаимное положение центра масс аппарата и паруса. Мы также задействуем маленькие магниты, которые будут взаимодействовать с магнитным полем Земли».

В начале миссии CubeSail попробует использовать парус как движитель, способный изменить параметры орбиты аппарата. По окончании же этого эксперимента управление парусом настроят так, чтобы он тормозил спутник. Помимо «солнечной тяги» этому должно способствовать относительно большое сопротивление атмосферы, следы которой присутствуют даже на таких высотах.

Авторы технологии предполагают, что подобные очень недорогие и лёгкие устройства могут стать стандартным оснащением новых спутников класса до 500 килограммов. Они бы развёртывали парус и работали как тормозная система в конце срока службы, уменьшая тем самым количество мусора в околоземном пространстве (фото Surrey Space Centre).

Более сложные аппараты такого типа могли бы в будущем даже состыковываться со старыми спутниками с той же целью утилизации.

Вакансия космического мусорщика все еще открыта.

«К сожалению, на данный момент эффективных способов уничтожения космического мусора не существует», – считает Эфраим Аким. По его мнению, собирать обломки при помощи американских шаттлов безумно дорого, да и челноки вот уже несколько лет стоят на приколе. Еще большее безумие сжигать космический мусор при помощи лазера, поскольку расплавленный металл, остывая, превратится в смертоносную «шрапнель», которая расползется по орбите, еще больше загрязнив космос. Заменить многоступенчатые ракеты многоразовыми системами тоже пока не представляется возможным, слишком уж они дороги. «Конечно, хорошо запускать и забирать спутники при помощи летающих тарелок. В любой момент взлетел, зацепил его и сел обратно на Землю, – смеется Эфраим Аким. – Увы, человечество подобными техническими устройствами не располагает. Пока они не появились, нам надо всеми силами предотвращать дальнейшее загрязнение космоса, иначе в будущем из-за опасности встречи с космическим мусором его освоение превратится в очень рискованное мероприятие».

Единственное, что пока могут предложить ученые, – тщательное картографирование космической свалки. Но и здесь все не так просто. «На сегодняшний день только два государства в мире способны эффективно отслеживать поведение космического мусора», – считает главный баллистик ЦУП Николай Иванов. Легко догадаться, что 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. 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», – продолжает Николай Иванов. «Чтобы на космических дорогах не было аварий, необходимо выработать международные правила космического движения», – вторит ему Эфраим Аким. Первые шаги в этом направлении уже сделаны.

Поскольку экономически приемлемых методов очистки космического пространства от мусора пока не существует, основное внимание в ближайшем будущем будет уделено мерам контроля, исключающим образование мусора, таким как предотвращение орбитальных взрывов, сопутствующих полету технологических элементов, увод отработавших ресурс космических аппаратов на орбиты захоронения, торможение об атмосферу и т. п.

В то же время поскольку большинство мер по уменьшению засорения прямо или косвенно затрагивает вопросы формирования облика и конкурентоспособности перспективной космической техники и сопряжены со значительными затратами по проектам её модернизации, перспективные общие нормативы и стандарты по засоренности ОКП необходимо принимать взвешенно и на глобальной основе.


  1. Случаи столкновения космических аппаратов с мусором

В 1983 году маленькая песчинка (менее 1 мм в диаметре) оставила серьёзную трещину на иллюминаторе шаттла.

В июле 1996 года на высоте около 660 км французский спутник столкнулся с фрагментом третьей ступени французской же ракеты Arian.

В 2001 году МКС едва не столкнулась с семикилограммовым прибором, утерянным американскими астронавтами. hello_html_m7e10a6e1.jpg

29 марта 2006 года в 03:41 (MSK) произошла авария спутника «Экспресс-АМ11»: в результате внешнего воздействия разгерметизирован жидкостный контур системы терморегулирования; космический аппарат получил значительный динамический импульс, потерял ориентацию в пространстве и начал неконтролируемое вращение.По предварительным данным причиной аварии стал «космический мусор».http://www.rscc.ru/ru/news/archive/2006.03.30.html Выводы комиссии подтвердили первую версию произошедшего.

10 февраля 2009 года коммерческий спутник американской компании спутниковой связи Iridium, выведенный на орбиту в 1997 году, столкнулся с военным российским спутником связи «Космос-2251», запущенным в 1993 году и выведенным из эксплуатации в 1995 году.

При столкновении спутника с мусором часто образуется новый мусор (так называемый синдром Кесслера), что в будущем может привести к неконтролируемому росту засорённости космоса.

  1. Историческое значение орбитального мусора

Историки науки указывают на то, что некоторые объекты на орбите, рассматриваемые как мусор, будут представлять интерес для космических археологов будущего и поэтому должны быть сохранены.

Российская орбитальная группировка насчитывает более 110 спутников.

Более 110 космических аппаратов входят сегодня в российскую орбитальную группировку, при этом около 80% из них - военного или двойного назначения, сообщил во вторник журналистам командующий Космическими войсками (КВ) генерал-лейтенант Олег Остапенко.

"На сегодняшний день в составе российской орбитальной группировки насчитывается более 110 космических аппаратов. Из них около 80% составляют космические аппараты военного и двойного назначения. Порядка 30% космических аппаратов орбитальной группировки проходят летно-конструкторские испытания", - сказал Остапенко.


  1. Заключение

Хотелось бы добавить, что загрязненность космоса с каждым годом продолжает расти, в связи с этим растет риск столкновений причиняющих повреждения КА.

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.



  1. Источники:

http://www.membrana.ru/particles/tag/542

http://ru.wikipedia.org/wiki/Космический_мусор



Самые низкие цены на курсы профессиональной переподготовки и повышения квалификации!

Предлагаем учителям воспользоваться 50% скидкой при обучении по программам профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок".

Начало обучения ближайших групп: 18 января и 25 января. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (20% в начале обучения и 80% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru/kursy

Автор
Дата добавления 04.10.2016
Раздел Астрономия
Подраздел Статьи
Просмотров447
Номер материала ДБ-236384
Получить свидетельство о публикации

УЖЕ ЧЕРЕЗ 10 МИНУТ ВЫ МОЖЕТЕ ПОЛУЧИТЬ ДИПЛОМ

от проекта "Инфоурок" с указанием данных образовательной лицензии, что важно при прохождении аттестации.

Если Вы учитель или воспитатель, то можете прямо сейчас получить документ, подтверждающий Ваши профессиональные компетенции. Выдаваемые дипломы и сертификаты помогут Вам наполнить собственное портфолио и успешно пройти аттестацию.

Список всех тестов можно посмотреть тут - https://infourok.ru/tests


Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх