Как очистить околоземное пространство от космического мусора и сделать ее безопасной. Замусоривание околоземного космического пространства

Как не допустить дальнейшего засорения околоземного космического пространства

Околоземному пространству требуется генеральная уборка

Проблемы воздействия ракетно-космической техники на окружающую среду – вопрос многогранный, актуальность которого с каждым годом будет только возрастать. РКТ воздействует на разные геосферы нашей планеты – поверхность Земли и приземные слои атмосферы, тропосферу, озоносферу, ионосферу и все околоземное космическое пространство (ОКП). Чтобы составить объективное и по возможности полное представление об этих проблемах, необходимо объединить знания и опыт ученых из разных областей науки. Что мы и постарались сделать в научной монографии «Воздействие ракетно-космической техники на окружающую среду». Для работы над книгой были привлечены ведущие специалисты из различных НИИ и НПО РАН, МО РФ, «Росатома», Росгидромета, «Роскосмоса».

Прежде всего, РКТ наносит значительный ущерб экологии поверхности Земли и здоровью проживающих на ней людей и животных, в основном в окрестностях полигонов запуска. Это настоятельно требует перехода к использованию нетоксичного ракетного топлива. Но и в таком случае остается еще один существенный фактор негативного влияния на окружающую среду, а именно – падение на Землю крупных обломков космических объектов (КО). Это также необходимо учитывать в борьбе с техногенным засорением космоса.

Все проблемы техногенного засорения ОКП сводятся к следующим простым вопросам:

Как решается проблема сегодняВ настоящее время первый из поставленных вопросов решается следующим образом: на борту многих действующих космических аппаратов (КА) закладывается ресурс для совершения маневров уклонения от столкновений с КМ, а сами КА конструкторы вынуждены бронировать (бронирование защищает лишь от очень мелкого КМ, да и то не от всякого). Все это, безусловно, увеличивает затраты на космическую деятельность, но без этого не обойтись.

Конструкторы космической техники уже совершили определенные шаги на пути к сокращению дальнейшего засорения ОКП, хотя это далеко не все, что можно и нужно сделать. В частности, значительно сокращено высвобождение космического мусора, сопутствующего запуску и функционированию космических аппаратов, – временных и вспомогательных технологических придатков, уже сыгравших свою роль и более не нужных для дальнейшего активного существования КА.

Такой космический мусор до последнего времени составлял около 10% от количества каталогизированных космических объектов, причем основное его количество находится в наиболее «населенных» аппаратами орбитальных районах.

Как можно решить проблему завтра

Так как при взрыве образуется значительное количество крупных и среднеразмерных фрагментов с потенциально длительным временем орбитального существования, а также множество мелкого КМ, то сокращение количества взрывов даст существенный положительный эффект в сдерживании будущего увеличения количества космического мусора. Единой рекомендации по предотвращению случайных взрывов нет. Но существует системный подход, называемый пассивацией КА. То есть для каждого потенциального источника запасенной на борту энергии разрабатывается безопасный метод ее рассеивания, который активируется в конце функционального существования космического аппарата.

Прямой путь к достижению снижения осколко-образования вследствие столкновений – сокращение количества столкновений с помощью маневров уклонения от них или удаление КО, грозящих столкновениями, из переполненных орбитальных областей.

Минимизировать количество КМ и продумать пути его утилизации можно еще на стадии проектирования КА. Реальным и действенным способом могут служить тщательно продуманные подходы к выбору его конструкции и материалов таким образом, чтобы при разрушении образовывались осколки с большим отношением площади поверхности к массе для их более интенсивного атмосферного торможения.

Способы очищения околоземного пространства от космического мусора

Главной реальной радикальной мерой является удаление отработавших космических аппаратов, ракетносителей и других крупных космических объектов прежде всего из густонаселенных орбитальных областей. Осуществить это можно с помощью перевода таких КО на орбиту захоронения в конце функционального полета, что уже давно и успешно практикуется.

Еще один перспективный способ – принудительный ввод КА в атмосферу с применением замедляющих полет приемов или сокращение орбитального существования КА (ускорение естественного схода с орбиты), что, правда, подходит только для низкоорбитальных спутников. Но этот метод пока не вошел в обычную регулярную практику. Для выполнения такого типа маневров многие традиционные проекты КА и РН могут нуждаться в соответствующих модификациях. Конечно же, реализация этих способов сталкивается со значительными сложностями.

Перед планированием операций по активному удалению КО встает целый ряд вопросов: в каком орбитальном районе следует осуществлять такие операции в первую очередь, каковы главные цели этих операций, какой КМ следует удалять в первую очередь, каков будет выигрыш от этого, каким именно образом осуществлять операцию.

Вооружен и очень опасен

Степень опасности КМ определяется в основном тремя факторами:

длительность срока орбитального существования КМ,
высокая скорость движения,
трудность утилизации КМ.

Стало быть, даже мелкий космический мусор, размерами менее 1 см, может представлять серьезную опасность для космических аппаратов. Вспомним очень показательную в этом плане трагедию КА «Блиц», расколовшегося от столкновения буквально с пылинкой – частицей массой менее 0,1 г. Этим и обусловлены невероятные трудности в решении всей проблемы.

Крупный космический мусор устойчиво отслеживается системами контроля космического пространства (СККП), что позволяет без особых проблем осуществлять маневры уклонения от столкновений с ним. А вот среднеразмерный КМ сложно отследить, поэтому он гораздо опаснее крупного.

Столкновения с мелким КМ, несмотря на то, что его перемещения в космическом пространстве практически невозможно отследить, не так катастрофичны, как с КМ предыдущих двух категорий. Однако его опасность определяется грандиозным количеством, широким распределением в пространстве, огромной скоростью движения и абсолютной непредсказуемостью столкновений.

Из сказанного уже становится понятно, что первостепенной задачей изучения и борьбы с мелким КМ является получение значительно большей измерительной информации о нем. С этой целью необходимо увеличить количество бортовых сенсоров, способных регистрировать среднеразмерный и мелкий КМ (и/или увеличение их рабочей поверхности), а также «попутно» использовать наземные и бортовые средства наблюдения для регистрации КМ в рамках других научных программ астрономических и астрофизических наблюдений. Это вполне выполнимая задача (и технически, и экономически), поскольку бортовые сенсоры КМ, в принципе, можно ставить на любые запускаемые КА и даже РН, а дать небольшую дополнительную нагрузку на уже запланированные программы гораздо дешевле, чем создавать новые целевые программы.

Для квалифицированного решения сложной проблемы исходная информация о ней должна быть предельно достоверной, точной и полной. К сожалению, сейчас в исходной информации о техногенном засорения ОКП есть большие пробелы. Достаточно полная, достоверная и точная информация доступна только о каталогизированных (то есть крупных) КО. Значит, можно вполне обоснованно осуществлять их увод с орбиты. Но это лишь одно из направлений борьбы с КМ. Не стоит забывать, что, как было подчеркнуто ранее, опасность для космической деятельности и астрономических наблюдений представляет и среднеразмерный, и мелкий КМ, к тому же он мало исследован.

В заключение подчеркнем, что одним из до сих пор упущенных фундаментальных шагов решения рассматриваемой проблемы является ее освещение и пропаганда на ранних стадиях образования – и в школе, и в вузах.

Первостепенной задачей изучения и борьбы с мелким космическим мусором является получение значительно большей измерительной информации о нем. С этой целью необходимо увеличить количество бортовых сенсоров, способных регистрировать среднеразмерный и мелкий КМ (и/или увеличение их рабочей поверхности), а также «попутно» использовать наземные и бортовые средства наблюдения в рамках научных программ астрономических и астрофизических наблюдений.

www.vesvks.ru

Околоземное космическое пространство и проблема утилизации космического мусора

Околоземное космическое пространство

и проблема утилизации космического мусора

Автор:

Ф.И.О. Иванова Алина Александровна, 10А класс

Государственное бюджетное общеобразовательное

учреждение Самарской области средняя

общеобразовательная школа «Образовательный центр»

с. Утёвка муниципального района Нефтегорский

Самарской области

Научный руководитель:

Ф.И.О. Борякина Наталья Викторовна. учитель физики

Содержание

Введение

I. Околоземное пространство как глобальная составляющая окружающей среды …

II. Космический мусор…………………………………………………………………………...5

2.1 Что такое "космический мусор"…………………………………………………………...5

2.2 Мусор созданный космосом ………………………………………………………….....8

III Что делать с "космическим мусором" ?.................................................................................10

3.1 Утилизация мусора………………………………………………………………………..10

3.2. Космический мусор и пути его утилизации

в длительном космическом полёте…………………………………………………….. 13

3.3 Дождевые черви как компонент замкнутой экологической

системы космического аппарата для рециклинга органических отходов………………. 14

3.4 Сохранение экологии космического и околоземного пространства…………………..15

Заключение …9

Список литературы и использованных ресурсов……………………………………………..21

Введение

Человечество вступило в третье тысячелетие. Чем оно будет ознаменовано? Нас ждет немало проблем, которые нужно решить, во что бы то ни стало. Мы часто слышим: увеличение численности населения, поиск новых источников энергии и сырьевых ресурсов для обеспечения жизни, следовательно, увеличение их добычи. Все это приводит к загрязнению Земли, это в свою очередь к перемене климата, парниковому эффекту и в итоге конец всему человечеству!?

Ученые рассматривают множество различных вариантов избежать этого, и одним из них является – космос! А почему бы и нет? Переместим туда заводы, освоим Луну, Марс, будем добывать там энергию…

К началу XXI в. околоземное космическое пространство (ОКП) стало значительным фактором научного, общественного, коммерческого использования. ОКП представляет собой зону расширения экологической ниши человеческой цивилизации вследствие ее неизбежного техногенного развития, что явилось одним из путей ухода от угрозы глобального экологического кризиса.

Современная цивилизация достигла такого уровня антропогенного воздействия на ближний космос, какого не испытывает ни одна другая среда: ни гидросфера, ни литосфера, ни приземная атмосфера. Освоение этой среды ведется самыми мощными современными средствами. Но околоземное пространство имеет на много порядков меньше, чем биосфера связей, обеспечивающих его устойчивость.

Весьма важным параметром, характеризующим общее состояние ОКП, является его загрязнение космическим мусором естественного и техногенного происхождения. Возникает проблема: освоение космоса становится не безопасно для жителей Земли.

Цель моей работы : раскрыть понятия ОКП и «космический мусор», определить влияние космического мусора на космические орбитальные полёты, разработать проект утилизации органических отходов на МКС

Задачи:

Изучить имеющиеся источники по теме: научную литературу, статьи в периодической печати;

2. Выяснить значение понятия «космический мусор»;

Выявить предполагаемые последствия засорения мусором космоса и Земли;

Рассмотреть существующие методы борьбы с «космическим мусором».

Разработать проект утилизации органических отходов на МКС

Актуальность: Острейшей проблемой общества стала безопасность космонавтов и сохранность искусственных спутников от мусора, заполняющего космическое пространство. Ученые из различных стран вырабатывают методы контроля над космическим пространством и утилизации космического мусора, выдвигают различные проекты утилизации космического мусора с геостационарной орбиты, потому что нет засорения национального околоземного космического пространства, есть засорение космического пространства Земли, одинаково негативно влияющее на все страны, прямо или косвенно участвующие в его освоении. Засорение происходит непосредственно и самой поверхности Земли. Космические трассы проходят в России над Алтаем с 1959 года. За это время на территории республики "выпали" отделяющиеся ступени около 400 космических кораблей. В условиях длительных космических полётов встаёт проблема переработки органических отходов жизнедеятельности космонавтов и биологических опытов. Возникла насущная потребность - срочно заняться проблемой космического мусора, чтобы предотвратить впоследствии экологическую катастрофу.

Околоземное пространство как глобальная составляющая

окружающей среды

Околоземное космическое пространство (ОКП) представляет собой глобальную окружающую биосферу нашей планеты среду. Зону его действия современные авторы определяют по разному, в зависимости от решаемых ими задач. Многие исследователи считают, что ОКП можно продлить до границы сферы действия Земли (930 тыс. км) или даже до орбит ближайших планет: Венеры и Марса. Чаще всего – это область от слоев нейтральной земной атмосферы (точнее, нижних орбит зоны пилотируемой космонавтики ~ 160-200 км - Муртазов, 2004б) вплоть до лунной орбиты.

ОКП представляет собой среду, лишенную биологических объектов, включающую в себя парабиосферу в качестве нижней границы и артебиосферу – зону экспансии цивилизации в космос (Хуторовский, 1998).

В состав ОКП входят верхние слои атмосферы, ионосфера, магнитосфера с радиационными поясами, зоны нахождения отходов естественного и техногенного происхождения. Его пронизывают гравитационные, геомагнитное, геоэлектрическое и межпланетное магнитные поля, солнечный ветер, потоки заряженных частиц солнечного и галактического происхождения. В ОКП попадают кометы, мини-кометы, астероиды и их осколки, метеорные потоки, межпланетная космическая пыль и т.д. Взаимодействие компонентов ОКП между собой вызывает сложные обменные процессы, оказывающие как непосредственное, так и опосредованное влияние на биосферу Земли .

Одной из важнейших в ОКП является магнитосфера – структура, образованная

взаимодействием солнечного ветра с геомагнитным полем. Строгой границы между магнитосферой и ионосферой не существует. На высоте 1-2 тыс. км обнаруживается ряд явлений, относящихся более к ионосферным, но испытывающим заметное влияние магнитосферы. Внешний слой магнитосферы в подсолнечной точке определяется балансом динамического давления солнечного ветра 2nm рv2 и давления магнитного поля Земли B2 /8π.

II. Космический мусор

Что такое космический мусор?

Изучение загрязнения околоземного пространства как естественными (астероиды, кометы, метеоры, космическая пыль), так и искусственными (обломки космических аппаратов, образующие так называемый космический мусор) объектами имеет в настоящее время важнейшее значение как для астрономии и исследований космического пространства, так и для экологии Земли как планеты и безопасности жизни на ней.

На околоземной орбите остаются исчерпавшие свой ресурс спутники, третьи ступени ракет-носителей, детали космических аппаратов, мелкие чешуйки засохшей краски и частицы обшивки. Это может быть и бытовой мусор - в предыдущие годы обитатели станций "Салют" и "Мир" запускали прессованные отходы в свободный полет с помощью специальной катапульты.

Нижними поясами естественного мусора в ОКП можно считать два пояса пылинок метеорного и вулканического происхождения, служащих центрами концентрации водяного пара (Ивлев , 2001). Один из них находится на высоте около 80 км, где отмечен минимум температуры (~ 133К) и образуются серебристые облака. Второй – выше 115 км, в области, с которой начинают светиться метеорные тела.

Максимум распределения частиц космической пыли в ОКП по размерам близок к

200 мкм (Власов, Кричевский, 1999).

Можно добавить, что солнечный ветер в значительной степени определяет концентрацию частиц космической пыли в ОКП, действуя, как своеобразный чистильщик ближнего космоса (Азимов, 2000).

В апреле 2001 г. в Дармштадт (Германия) съехались специалисты из четырнадцати стран Европы, входящих в ЕКА (Европейское космическое агентство). Именно здесь штаб-квартира ESOC (European Space Operations Centre) — Европейского центра космических операций. Оказалось, что дело не только в том, что мы знаем и видим, но и в том, чего мы не знаем и видеть не можем. Во время работы разгонных блоков на твёрдом топливе образуется огромное количество (до 50 и более квадриллионов, т.е. 1015) не видимых простым глазом частиц, которые составляют до 40% массы топлива. Каждая из них, ударив в космический аппарат, может сделать крошечный кратер или даже пробить отверстие диаметром 10-300 мкм. Более крупные частицы образуются при отслаивании краски теплозащитного покрытия. Через иллюминатор орбитальной станции невозможно определить истинные размеры этих горящих в лучах солнца пылинок. Перечислить все, что летает в космосе, невозможно: крышечка от объектива Алексея Леонова, теплоизоляционная перчатка Эдварда Уайта, отвёртка и десяток винтиков с «Челленджера».

Сравнивать засорение Земли и космоса можно только до определённых пределов. Есть мусор, который как бы самоуничтожается: пищевые отходы на Земле и низколетящие спутники в космосе. Есть и долгоживущий мусор: некоторые синтетические материалы на Земле и геостационарные объекты в космосе. Но проблема становится зловещей, когда узнаёшь, что космический мусор в отличие от земного может «размножаться».

Поскольку все эти пылинки, частицы, кусочки и мёртвые спутники летят с сумасшедшими скоростями, то при ударе они способны натворить много бед. При скорости 10 км/с частица диаметром 0,5 мм пробивает многослойный скафандр. На такой скорости осколки прошивают алюминиевые листы в 10 раз толще их диаметра. Но самое главное - почти невидимый рукотворный метеорит выбивает из мишени буквально облако частиц, в 200-1000 раз превосходящее его по массе. Таким образом, происходит нечто, напоминающее цепную реакцию: мусор лавинообразно размножается! Пока нас спасает то, что соударения не столь часты и скорости не столь велики, потому что все космические корабли во всех странах запускаются с запада на восток. Таким образом, вся эта круговерть идёт в одном направлении, и встречных соударений нет. Однако есть реальная угроза, что процесс загрязнения космоса станет лавинообразным и уже необратимым. Специалисты утверждают, что в этом случае человечеству будет закрыт путь в космос на несколько сотен лет.

По данным специалистов НАСА, мусора на орбите стало настолько много, что его количество перешло в новое качество. Даже если прекратить запускать корабли в космос уже сейчас, к 2055 году только за счет фрагментации уже имеющихся на орбите объектов искусственного происхождения число вновь образующихся обломков начнет превышать количество падающих на Землю и сгорающих в атмосфере планеты. Орбитальная свалка начнет «саморазмножаться», что поставит под сомнение возможность безопасных полетов в космос вообще. По данным 2009 года, из более чем 9300 искусственных объектов на орбите активны лишь 6%.

Первыми, кто начал говорить о космическом мусоре, были не экологи, а военные из ПВО, которые просто устали отслеживать все эти «железки», и поэтому службы контроля космического пространства вынуждены обрабатывать до 50 000 наблюдений в день.

Проблема техногенных отходов в ОКП связана, главным образом, с космической деятельностью человечества, хотя можно найти некоторые примеры попадания сюда отходов и других видов антропогенного происхождения. Проблему техногенных отходов в ОКП можно рассматривать как с точки зрения экологии космоса, так и исходя из вопросов воздействия этих отходов на земную природу с целью предотвращения (или, по крайней мере, уменьшения) такого воздействия. Проблема увеличения числа техногенных объектов в ОКП становится все более актуальной в связи с рядом факторов:

- проблемами безопасности пилотируемых космических полетов;

- столкновениями космических объектов друг с другом или с техногенным мусором с образованием новых осколков;

- возможностью непрогнозируемого выпадения космических объектов и техногенных осколков на Землю, химическим, биологическим, радиоактивным заражением ее поверхности и атмосферы;

- разрушением космических объектов в результате взрывов на орбите и взрывов их ракет-носителей в верхних слоях атмосферы при старте, прямо воздействующих на земную природу;

- заражением верхней атмосферы, ионосферы, биосферы продуктами сгорания ракетного топлива при запусках космических объектов;

- возникновением помех астрономическим наблюдениям и различным экспериментам в ОКП;

- изменением свойств ОКП, верхней атмосферы и ионосферы Земли, что может привести к необратимым изменениям в биосфере.

В общем случае классификация техногенных воздействий на ОКП при осуществлении космической деятельности сводится к четырем типам загрязнений ОКП: механическому, химическому, радиоактивному, электромагнитному. (Муртазов, 2004б)

В это время на Земле космический мусор в основном выпадает, в частности, на Алтае - в высокогорных Улаганском и Турочанском районах. Один из полигонов захватывает дальние неорбитальные территории Хакасии и Тувы. Это скалы, горы, горные тундры, покрытые снегами вершины - средняя высота более 2000 м. Военных, устроивших полигоны, «зелёные» обвиняют не только в загрязнении этих земель ракетным «железом», но и в отравлении природы и людей гептилом - не до конца выгоревшим высокотоксичным ракетным топливом, на котором летают «Протоны». Известно, что гептил в чистом виде - чистый яд. Но каков в действительности риск для жителей Алтая попасть под «гептиловый ливень»? Широкомасштабные работы по оценке экологического состояния районов падения ракет начались в 1990 г. В основном исследования проводятся Российским научным центром прикладной химии, МГУ и Институтом биофизики с привлечением специалистов Военно-космических сил, Российских космических агентств.

Помимо космического мусора появились космические аэрозоли (космозоли) - часть космического мусора, измельчённого в воздухе. Ионосферные пары и космозоли являются примером непреднамеренного воздействия на свойства верхних слоев атмосферы, вызванного запуском и эксплуатацией КА. Следует признать, что, несмотря на некоторые предложения, мы ещё далеки от практических методов решения этих вопросов. Но если для передачи радиосигнала с определёнными характеристиками возникает необходимость уменьшить на его пути концентрацию электронов или создать «решётку» космозолей, то этот опыт пригодится.

Мусор, созданный космосом

«Больница закрыта, поскольку все больные и врачи умерли!» - такие леденящие кровь объявления появились одновременно на дверях нескольких больниц в г. Гуан-жао в китайской провинции Гуандун. Местные власти после некоторого периода молчания выступили с признанием эпидемии атипичной пневмонии, которую в англоязычной литературе назвали SARS (крайне острый респираторный синдром). Атипичная пневмония - это неизвестная ранее форма воспаления лёгких с характерным повышением температуры, сухим кашлем, одышкой и снижением содержания кислорода в крови. Первый случай болезни был зафиксирован в середине февраля 2003 г, в Китае (смертельный исход 4 марта). В марте заболел первый больной во Вьетнаме, а 29 марта умер от пневмонии Карло Урбани, эпидемиолог Всемирной организации здравоохранения (он и установил, что возбудитель болезни относится к короновирусам, которые вызывают у человека простуду}. К апрелю 2003 г. эпидемия охватила уже 22 страны. (Хамитова, 2005. №3)

Хотя многие учёные говорят о земном происхождении вируса атипичной пневмонии, была выдвинута и версия о его космическом происхождении. Идея панспермии (внеземного происхождения жизни) имеет долгую историю. Ещё в 1874 г. знаменитый физик Герман Гельмгольц писал: «Мне кажется, что если все наши попытки вызвать образование организмов из неживой материи окажутся неудачными, то с научной точки зрения вполне уместно поставить вопрос: возникала ли жизнь вообще, не является ли она такой же древней, как и сама материя, и не переносятся ли её зародыши с планеты на планету, развиваясь везде, где они попадают на плодородную почву?..» Идея панспермии удостоилась одобрения науки лишь после того, как в 70-х гг. прошлого столетия астрономы обнаружили в космосе сложные химические соединения, даже аминокислоты - «кирпичики жизни».

В 1978 г. блестящие астрономы Фред Хойл и Чандра Викрамасингхе выпустили книгу «Происхождение жизни во Вселенной», в которой изложили современную теорию панспермии. В 1981 г. эти авторы выпустили вторую книгу - «Эволюция из космоса», - где подробно обсуждают механизмы выноса в космос генетического материала: спор, бактерий и даже яиц насекомых. Кроме того, авторы увязывают глобальные эпидемии болезней (грипп, чума, холера и т.д.) с прохождением комет. Когда Земля проходит через хвост кометы, утверждают астрономы, она может поглотить неизвестные вирусы или бактерии, Недаром в древние времена считалось, что кометы приносят «грязные испарения и эпидемии».

Большим подспорьем для сторонников панспермии стал знаменитый «марсианский метеорит» ALH84001, найденный в 1984 г. в Антарктиде и отождествлённый с марсианским веществом. Оказывается, удар астероида сумел выбить из поверхности Марса осколок, который набрал достаточную скорость, чтобы выйти из сферы тяготения Марса. Но самое замечательное то, что ALH84001, возможно, содержит следы бактерий! Правда, этот факт до сих пор вызывает дискуссию. Но бактерии, которые живут в Антарктиде, выдерживают «нечеловеческие» условия. Это подкрепляет позиции сторонников данной теории.

По мнению Викрамасингхе, вспышка атипичной пневмонии в Китае отлично вписывается в теорию космического происхождения возбудителя: вирус попал в верхние слои атмосферы, дрейфовал там до поры до времени и с нисходящим потоком воздуха прибыл на Землю. Версия вполне вероятная. Но тогда во весь рост перед землянами встаёт проблема: «Как защитить космонавтов при посещении чужих миров? Что делать для защиты населения Земли от чужих проявлений жизни?».

Версия о космическом происхождении атипичной пневмонии, птичьего гриппа, эпидемий болезней (грипп, чума, холера и др.) рассматривается, как следствие выноса в космос генетических материалов, отходов, происхождения комет.

Что делать с «космическим мусором»?

3.1. Утилизация мусора

Под Москвой, на «Медвежьих озёрах», модернизируется 64-метровая антенна, которая будет следить за всеми кувырканиями мусора как раз в районе геостационарных орбит, которые в ближайшее время будут осваивать особенно интенсивно: в 2005 г. на этих орбитах работают уже около тысячи спутников. Подобные наблюдения уже ведутся Зслснчукской оптической станцией.

В России разработана бортовая аппаратура для космических аппаратов на основе пьезоэлектрических, плёночных и других датчиков, которая будет фиксировать удары частиц массой от долей грамма при скоростях от единиц до десятков километров в секунду. Но датчики лишь сообщают об ударах, а как от них защититься? Разработана экранная защита модулей МКС. Выяснилось, что при сравнительно небольших массах (10-20 кг) можно создать систему срочного определения места пробоя.

В 1995 г. приказом генерального директора Российского космического агентства Ю.Н.Коптева образован и работает Проблемный совет № 6, который как раз и занимается вопросами экологической безопасности, а также всеми вопросами, связанными с космическим мусором. А в июле 2000 г. вступил в силу стандарт «Росавиакосмоса», который так и называется - «Общие требования по ограничению техногенного засорения околоземного космического пространства».

Учёные Института медико-биологических проблем пытаются разработать способы уничтожения мусора с помощью микробов на борту корабля. Раньше вёдра с отходами с «Салютов» просто спускали в открытый космос, потом поняли - орбиты захламлять опасно. Теперь мусор собирают и заталкивают в «Прогресс» - и он сгорает в атмосфере.

А теперь учёные подумали: почему не заставить микробы расщеплять отходы? У нас уже разрабатывается технология утилизации космического мусора. Газ метан, выделяемый при «работе» бактерий, может стать компонентом ракетного топлива. В НПО «Энергомаш» разрабатывают модификации двигателя для коррекции орбиты, работающего как раз на «микробном газе».

Как сообщила радиостанция "Эхо Москвы" со ссылкой на ИТАР- ТАСС, скоро начнутся работы по расчистке территории Республики Алтай от обломков ракет, стартовавших с космодрома Байконур. Соответствующая договоренность достигнута между руководством республики и командованием Ракетных войск стратегического назначения. Предполагается, что тонна собранных обломков будет стоить 600 долларов. Уже определена фирма, которая будет заниматься сбором космического мусора. За 50 лет полетов в космос на территорию Алтая упали ступени 400 ракет. Общий вес этого мусора превышает 2 тысячи тонн.

В настоящее время в целях борьбы с дальнейшим замусориванием околоземного космического пространства операторы перед прекращением периода активного функционирования спутника переводят его на более низкую, чем рабочая, орбиту, в результате чего он быстрее теряет высоту и, в конечном итоге, сгорает в плотных слоях атмосферы. Так, снизив в октябре-декабре 2005 года орбиту завершившего работу спутника для исследования верхних слоев атмосферы Земли, НАСА сократило длительность его существования с 20 до 5 лет.

Еще одним распространенным методом борьбы с мусором является слив остатков топлива из отработавших свое ступеней носителей и космических аппаратов. В противном случае они могут взорваться, создав целое облако мелких, трудно обнаруживаемых и потому особенно опасных осколков.

Были предложены следующие способы утилизации космического мусора:

использование магнита, укрепленного на специальном спутнике, который будет притягивать металлический мусор. Затем этот магнит с мусором отстыковывается от спутника и сгорает в атмосфере Земли.

неметаллический мусор захватывается способом космического траления, когда между двумя спутниками будет растянут особый трал, захватывающий мусор.

создание спутника большой массы и запуск его на орбиту вокруг Земли, придав ему вращательное движение. Получившаяся гравитация будет искривлять траектории движения обломков на орбите и отправлять их в атмосферу Земли, где они и сгорят.

космический сборщик мусора GOLD по задумке автора, будет представлять собой надувной шар размером с футбольное поле, изготовленный из супертонкого, но суперпрочного материала, немного напоминающего солнечный парус. В сдутом состоянии плотно упакованный шар запускается на орбиту, прикрепляется к неработающему спутнику и надувается. Благодаря огромной парусности, которая приводит к постепенному замедлению орбитальной скорости объекта даже в очень сильно разряженных слоях атмосферы, космический объект постепенно снижается до тех пор, пока не входит в плотные слои атмосферы. Да-да, даже на высоких околоземных орбитах редкие молекулы газа способны повлиять на скорость большого, но легкого объекта. Этот эффект бы замечен еще в 1970-х годах на примере спутника Skylab, когда эффект неуправляемого снижения искусственных объектов был еще недостаточно изучен. Таким образом, срок пребывания неиспользуемых объектов на орбите может быть сокращен со столетий до нескольких месяцев. Этот метод спуска обещает быть наиболее эффективным для объектов, находящихся на высотах 750-900 километров.

Необходимо отметить, что пристыковка спускательного баллона GOLD к мертвым спутникам, тоже не самая простая задача, но этот метод выглядит на сегодняшний день наиболее эффективным и сравнительно недорогим. Новые же спутники будут изначально оснащаться компактным спускатлельным шаром, который будет раскрываться при истечении срока службы объекта. Таким образом, для перевода использованного объекта на более низкую орбиту не потребуется дополнительного расхода столь ценного (с учетом стоимости доставки на орбиту) топлива. Прочность предложенного материала, из которого изготовлен шар ГОЛД такова, что даже при столкновении с другими обломками он не разрушится, а значит и не пополнит горы, а точнее кольца, космического мусора на орбите Земли1.

Машина-мусоросборщик с рукой-роботом

Космический корабль, оснащённый рукой-роботом, захватывает мусор клещами и помещает его в специальный отсек. Это устройство позволит очистить космос от отработанных спутников и ступеней ракет. Заполненный мусором отсек возвращается на Землю для утилизации.

6. Движущаяся сеть

Американские учёные предложили ловить отходы с помощью сети. В космосе разворачивается нечто вроде рыболовной сети из полимерных материалов, достаточно прочных, чтобы избежать повреждений при столкновении с космической пылью. Такую сеть прикрепляют к небольшому спутнику, после этого она должна развернуться, поймать мусор и снова свернуться со своей добычей. Наиболее применима для крупных отходов: обломков спутников и ракет. Собранные отходы возвращаются на космическом корабле на Землю для утилизации.

Источник: spacedaily.com

7. Лазеры

Исследователи предложили стрелять по отходам из лазерных пушек, чтобы они разогрелись до такой степени, что превратились бы в газ. Такие пушки могут располагаться на Земле и направляться сверхчувствительными радарами, способными обнаруживать предметы диаметром в один сантиметр.

8. Пластины из Аэрогеля

Аэрогель – это чрезвычайно пористый материал: он состоит из пустоты на 99%. Попадая в такое вещество, мельчайшие частицы заполняют пористую поверхность и оседают в пластине. Заполненные пластины возвращаются на Землю для утилизации.

3.2 Космический мусор и пути его утилизации в длительном космическом полёте.

Одной из новых проблем длительных космических полетов является проблема образования твердых и жидких отходов, не утилизируемых традиционными способами. Проблема включает ряд задач, решение которых пока не найдено. Одна из задач - формирование технологий и конструкций, приводящих к минимизации отходов.

Вторая задача – разработка конструкций космического оборудования, включая служебные системы и научную аппаратуру, приспособленных для использования в космосе после истечения своего ресурса.

Третья задача - выбор наиболее эффективных направлений применения в космическом полете отходов, образующихся в результате функционирования оборудования и жизнедеятельности экипажа. Важной информацией для анализа эффективности использования космического мусора служат сведения о составе и количестве отходов. Приближенно можно выделить следующие группы отходов: отходы жизнедеятельности экипажа (бытовые отходы), отходы функционирования служебных систем и научной аппаратуры, прочие отходы. Источники бытовых отходов: упаковка рационов питания, средства личной гигиены и уборки жилых помещений, отходы жизнедеятельности, отходы медицинского и микробиологического обеспечения.

Источники отходов служебных систем: отходы систем жизнеобеспечения, отходы системы обеспечения теплового режима, отходы других систем. Возможные направления использования отходов: формирование интерьера жилых отсеков, формирование дополнительных средств радиационной защиты, формирование оборудования, используемого на других небесных телах.

3.3. Дождевые черви как компонент замкнутой экологической

системы космического аппарата для рециклинга органических отходов

Современные системы жизнеобеспечения космических кораблей не позволяют регенерировать пищевые продукты, но дальние космические экспедиции будущего потребуют полной автономности. На сегодняшний день возобнавляемость пищевых продуктов предполагается обеспечивать за счет выращивание растений, в специальных отсеках, или модулях – «Космических плантациях» или «Оранжереях». Для выращивания растений на МКС нужен грунт , который я предлагаю получать при переработки дождевыми червями органических отходов: жизнедеятельности экипажа, биологических опытов.

Дождевые черви являются удобным объектом для космических экспериментов:

- небольшие размеры;

- короткий цикл индивидуального развития;

- высокая плодовитость;

- высокий уровень биоконверсии органических отходов в органическое удобрение и животный белок.

"Черви превосходным образом подготавливают землю для роста растений…Они просеивают землю настолько, что в ней не остаётся плотных минеральных частиц ….Тщательно перемешивают они всю почву, подобно садовнику, готовящему измельчённую землю для своих самых изысканных растений" (Ч. Дарвин).

В условиях продолжительных космических экспедиций дождевые черви могут использоваться для утилизации и рециклинга органических отходов жизнедеятельности космонавтов, пищевых отходов, водорослей, целлюлозы и других органических компонентов замкнутой системы космического аппарата и получения органического удобрения (вермикомпоста), которое в дальнейшем можно использовать как полноценный искусственный грунт для выращивания растительной продукции, а также выращивания растений, необходимых для проведения наблюдений за их состоянием в условиях действия комплекса факторов космического полета.

Так как эксперименты на космической станции достаточно затратные, то эксперимент с дождевыми червями (Eisenia foetida) семейства Lumbricidae (Oligochaeta) можно расширить. Предлагаю эксперименты по

- оценке влияния невесомости и гипергравитации на различные этапы пре- и постнатального развития; - оценке возможности существования в условиях невесомости на протяжении полного цикла индивидуального развития дождевых червей и в последовательном ряду поколений; - изучение темпов старения, возрастных изменений общей резистентности и репродуктивной способности дождевых червей в космических полетах и после возвращения на Землю.

- выяснение степени влияния невесомости на метаболизм клеток тела червя.

- выделение и дальнейшее изучение ферментной жидкости червей.

Ч. Дарвин в 1883 году обнаружил, что жидкость из дождевых червей может растворять фибрин. В 1983 году японские ученые выделили и изучили фермент, растворяющий фибрин, из дождевых червей L. rubellus. Было показано, что это комплекс из шести протеолитических ферментов, включающих в себя активатор плазминогена и плазмин, который назвали люмброкиназой. Ферменты люмброкиназы эффективно осуществляют протеолиз белков фибриногена и фибрина, но не других белков плазмы крови. Они стабильны в широком диапазоне значений рН и очень термостабильны.

3.4. Сохранение экологии космического и околоземного пространства

По мнению ученых, единственным способом борьбы со взрывным увеличением числа потенциально опасных объектов на орбите является поиск и свод с орбит хотя бы самых крупных из них.

Тем не менее, до сих пор не удалось предложить действительно удобной и реализуемой на практике технологии «уборки космоса». Такие предложения, как использование сверхмощных лазеров наземного базирования для изменения орбит объектов, оснащение новых спутников специальными ионными двигателями, быстро снижающими их орбиту, или же использование электромагнитных методик торможения, либо недостаточно изучены, либо слишком дороги. По мнению американских ученых, необходимость неотложного решения этой сложной проблемы могла бы объединить государственные структуры и частные компании — для последних особенно важно надежно защитить свои собственные космические инвестиции.

В Техническом университете в г. Дельфте (Нидерланды) считают, что надо принять специальное международное законодательство, ограничивающее загрязнение космоса. Конструкторам надо подумать, как предотвратить саморазрушения и взрывы на наиболее «густонаселённых» орбитах. Вполне возможно, что в недалёком будущем придётся стартовать «космическим дворникам», которые будут либо спускать весь этот мусор на более низкие орбиты, либо, наоборот, отправлять его на более высокие для «захоронения» на многие годы. Последний вариант не нравится, поскольку мы просто перекладываем решение проблем на потомков. Кроме того, чтобы перевести спутник на 100 м повыше, надо затратить сколько энергии, сколько требуется орбитальной станции на месяц работы.

В 1993 году появился Международный координационный комитет по проблемам космического мусора (IADS). Затем для наблюдений за околоземной орбитой была создана US Space Surveillance Network - распределенная система радаров, которая отслеживает траектории объектов диаметров от нескольких сантиметров. Однако в будущем, считают ученые, придется действовать более активно - то есть специально изымать из космического пространства фрагменты запущенных прежде устройств.

Проблема стоит настолько остро, что космические державы даже организовали Координационный комитет по космическому мусору. Его деятельность не принесла существенных успехов - количество отходов на орбите увеличивается, и очистить от них пространство пока не представляется возможным. Тем не менее уже создан специальный каталог всех крупных вредоносных объектов. Страны предупреждают друг друга о возможных столкновениях.

Для предотвращения засорения космического пространства необходима программа, предусматривающая разработку правовых основ регулирования количества объектов искусственного происхождения в околоземном пространстве.

Техническая часть программы, по-видимому, должна состоять из трёх разделов. В первый целесообразно включить работы по уточнению современного состояния и прогнозу дальнейшего засорения космоса с оценкой опасности столкновения пилотируемых и автоматических аппаратов (КА) с космическим мусором. Для расширения каталогов регистрируемых фрагментов «космического мусора» должны быть предусмотрены исследования по совершенствованию средств обнаружения, слежения и контроля за космическими объектами, а также методов измерений, обработки результатов и управления данными с использованием новейших ЭВМ.

Ограниченные возможности слежения за малоразмерными фрагментами приводят к необходимости моделирования столкновений и разрушений космических объектов на орбите, являющихся основными источниками образования мелких осколков. В основу такого моделирования могут быть положены аналитические методы и эксперименты на современных наземных установках, способных обеспечить разгон мелких фрагментов до скоростей, близких к реальным скоростям столкновений. Результаты исследований должны использоваться в разработке теории и инженерных методов расчёта разрушений различных типов конструкций от соударения с фрагментами «космического мусора».

Другим источником данных для оценки количества мелких осколков на орбите и подтверждения результатов моделирования могут быть космические наблюдения. В настоящее время изучение уровня техногенного засорения космоса наряду с метеорной обстановкой производится по результатам воздействия микрочастиц на конструкцию орбитальной станции и транспортных кораблей с помощью съёмных и возвращаемых на землю кассет с образцами конструкционных материалов; внешнего осмотра иллюминаторов и металлических поверхностей станции спускаемого аппарата кораблей «Союз».

Эффективное измерение характеристик микрочастиц в космосе можно проводить с помощью малых специальных спутников, выводимых и качестве полезной дополни

nsportal.ru

Засорение космического пространства

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) 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 населенные пункты, промышленные объекты, транспортные коммуникации, сельскохозяйственные угодия. Проблема засорения околоземного космического пространства продуктами 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» от 10 декабря 1993 года, 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 Советском Союзе засоренностью космоса начали заниматься в 1985 году в министерстве обороны и в академии наук страны. Уже в 1990 году были получены первые практические оценки и разработана математическая модель засоренности околоземного космического пространства. В 1992 году впервые в стране был создан проект стандартных исходных данных для обеспечения работ по созданию космических орбитальных средств. В этой связи следует отметить, что и 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. В настоящее время по разным оценкам в регионе низких околоземных орбит вплоть до высот около 2000 километров находится до 5000 тонн техногенных объектов. На основе статистических оценок делаются выводы, что общее число объектов подобного рода достаточно неопределенно и может достигать 60 000 − 100 000. Из них только порядка 10 % обнаруживаются, отслеживаются и каталогизируются наземными радиолокационными и оптическими средствами.

Только около 6 % отслеживаемых объектов являются действующими. Около 22 % объектов прекратили функционирование, 17 % представляют собой отработанные составляющие ракет-носителей, и около 55 % — отходы, технологические элементы, сопутствующие запускам, и обломки различного рода взрывов и фрагментации. Большинство этих объектов находится на орбитах с высоким наклонением, плоскости которых пересекаются, поэтому средняя относительная скорость их взаимного пролета составляет около 10 километров в секунду. Вследствие огромного запаса кинетической энергии движения столкновение любого из этих объектов с действующим летательным аппаратом может повредить его или даже вывести из строя. Эффективных мер защиты от объектов космического мусора размером более 1 сантиметра практически 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 существующих условиях засорения, даже с учетом мер по уменьшению техногенного засорения. Это может в долгосрочной перспективе привести к катастрофическому росту количества объектов орбитального мусора на орбитах и, как следствие, к практической невозможности дальнейшего освоения космоса.

Эффективных практических мер по уничтожению космического мусора на орбитах более 600 километров, где не сказывается очищающий эффект от торможения об атмосферу, на настоящем уровне технического развития человечества не существует. Вместе с тем актуальность задачи обеспечения безопасности космических полетов в условиях техногенного загрязнения околоземного космического пространства 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 ряду приоритетных направлений. Идет экологический мониторинг за космическим мусором и ведение каталога объектов космического мусора, разработка способы и средства защиты космических аппаратов от воздействия высокоскоростных частиц космического мусора. 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 тому подобным мерам.

Рис. Космический мусор на околоземных орбитах. Компьютерная модель, созданная сотрудниками NASA

biofile.ru

Как очистить околоземное пространство от космического мусора и сделать ее безопасной

РЕСПУБЛИКАНСКИЙ ЭКОЛОГО-ТУРИСТСКИЙ ФОРУМ

«Зеленая планета - 2010»

Номинация

Природа – бесценный дар, один на всех

УТИЛИЗАЦИЯ КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА

Маскин Вячеслав

Средняя общеобразовательная школа №6

г. Шумерля, 10 класс

Научный руководитель:

Иванова Любовь Руслановна,

учитель физики

СОШ № 6 г. Шумерля

г. Чебоксары, 2010

Основополагающий вопрос: Как очистить околоземное пространство от космического мусора и сделать ее безопасной.

Цели и задачи работы:

Рассмотреть проблему засорения околоземного космического пространства «космическим мусором», которая может привести к практической невозможности дальнейшего освоения космоса;

2. Ознакомиться с имеющимися на сегодняшний день проектами очистки ближнего космоса;

Познакомить с данной экологической проблемой обучающихся своей школы.

Актуальность: Острейшей проблемой общества стала безопасность космонавтов и сохранность искусственных спутников от мусора, заполняющего космическое пространство. Ученые из различных стран вырабатывают методы контроля над космическим пространством и утилизации космического мусора, выдвигают различные проекты утилизации космического мусора с геостационарной орбиты, потому что нет засорения национального околоземного космического пространства, есть засорение космического пространства Земли, одинаково негативно влияющее на все страны, прямо или косвенно участвующие в его освоении. Засорение происходит непосредственно и самой поверхности Земли. Космические трассы проходят в Росии над Алтаем с 1959 года. За это время на территории республики "выпали" отделяющиеся ступени около 400 космических кораблей. Неудивительно, что железяками из космоса оказались замусорены огромные территории. Возникла насущная потребность срочно заняться проблемой космического мусора, чтобы предотвратить впоследствии экологическую катострофу.

Оглавление

Введение……………………………………………………………………………………………3

Основная часть

Геостационарная орбита…………………………………………………………………………...4

Свалка на небе – неприятности на Земле…………………………………………………………4

Это кто же здесь сорит?....................................................................................................................5

Вакансия космического мусорщика открыта…………………………………………………….6

Правила космического движения…………………………………………………………………6

Способы утилизации мусора в космосе…………………………………………………………..7

Заключение………………………………………………………………………………………..8

Библиографический список…………………………………………………………………….10

Приложения………………………………………………………………………………………10

Введение

Космический мусор - 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. 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 населенные пункты, промышленные объекты, транспортные коммуникации и т. п. Например, директор Алтайского регионального института экологии Юрий Робертус сообщил, что унитарное предприятие "Зонт" собрало и утилизировало первые 15 тонн космического мусора. А на территории Республики Алтай осталось еще около двух тысяч тонн "космических останков". Для сбора отделившихся ступеней и было создано предприятие "Зонт". Сейчас его сотрудники очищают окрестности населенных пунктов Усть-Канского, Турачакского и Улаганского районов. Особое внимание уделяется очистке прибрежной зоны уникального Телецкого озера. Однако эта работа практически сводится на нет отсутствием должного финансирования со стороны Росавиакосмоса. А такими темпами очищать Алтай от космического мусора придется не один век. Проблема засорения околоземного космического пространства «космическим мусором» как чисто теоретическая возникла по существу сразу после запусков первых искусственных спутников Земли в конце пятидесятых годов. Впервые о масштабном загрязнении космоса ученые заговорили в 1980-х, когда концентрация мусора на орбите Земли достигла такой плотности, что баллистикам требовалось хорошенько поработать, чтобы безопасно разместить среди него тот или иной спутник. В последнее десятилетие ситуация только ухудшилась. Количество мусора в околоземном пространстве столь велико, что это создает реальную опасность для работающих там автоматических станций. В ближайшем будущем сложности будут нарастать как снежный ком. Официальный статус на международном уровне она получила после доклада Генерального секретаря ООН под названием «Воздействие космической деятельности на окружающую среду» 10 декабря 1993 г. Необходимость мер по уменьшению интенсивности техногенного засорения космоса становится понятной при рассмотрении возможных сценариев освоения космоса в будущем. 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 и к практической невозможности дальнейшего освоения космоса.

Недавний инцидент на МКС показал, что угроза намного серьезнее, чем можно предположить. Как рассказал космонавт Максим Сураев, космический мусор размером всего в 1 см чуть было не поставил крест на очередной вахте МКС. Осколок оказался в красной зоне станции, космонавтам пришлось экстренно собирать вещи, занимать места в кораблях "Союз" и готовится к возможной эвакуации. Тревога оказалось ложной, но эта мусорная история могла иметь весьма печальные последствия.

Предполагается, что «после 2055 года процесс саморазмножения остатков космической деятельности человечества станет серьезной проблемой».

Основная часть

Мелкий мусор, находящийся в космическом пространстве, не представляет опасности для населения Земли. Рано или поздно любой объект в результате трения об остатки атмосферы затормозится, начнет падать на Землю и сгорит в верхних слоях атмосферы, но в зависимости от размера объекта и высоты орбиты срок существования отходов может составлять от нескольких месяцев до сотни лет. Однако самоочищению не подвергаются объекты искусственного происхождения, находящиеся в зоне геостационарной орбиты, которая расположена на расстоянии 35 800 километров от поверхности Земли строго над экватором. А геостационарная орбита – самая востребованная человечеством зона, так как именно здесь космические аппараты обладают уникальным свойством: их скорость точно соответствует скорости вращения Земли. Это означает, что искусственный спутник без каких бы то ни было затрат топлива и коррекций скорости постоянно висит над конкретной точкой Земли (ни одна другая орбита предоставить такую возможность не способна). Это свойство бывает чрезвычайно полезно, когда необходима надежная и постоянная спутниковая связь, в противном случае для ее обеспечения понадобится целая сеть сменяющих друг друга спутников связи, что намного дороже и сложней даже с учетом того, что вывод на низкую орбиту в несколько раз дешевле, чем на геостационарную. На геостационарную орбиту спутники запускают с 1963 года, но уже через год некоторые из них перестают быть активными. В настоящее время там находится свыше одной тысячи объектов и лишь 350 из них действующие спутники. Ежегодно к ним прибавляется два-три десятка новых стационаров и неимоверное количество обломков разрушившихся по разным причинам спутников. На геостационарной орбите нет атмосферы, соответственно некому там тормозить объекты, и поэтому пока их не тронешь, они будут там вечно кататься и мешать действующим и вновь прибывающим космическим аппаратам. По данным, опубликованным Управлением ООН по вопросам космического пространства, в октябре 2009 года «Вокруг Земли вращается около 300 тысяч обломков мусора». Интересные результаты принес научный тандем ведущего научного сотрудника Пулковской обсерватории Аллы Сочилиной и члена-корреспондента Академии наук Грузии Ролана Киладзе. Астрономы из некогда двух братских республик смогли блестяще обозначить теорию движения геостационарных спутников. Если ныне используемые математические расчеты позволяют определять график движения спутников обычно на 6 месяцев вперед, то новая методика, разработанная Аллой Сочилиной и Роланом Киладзе, позволяет рассчитать нахождение того или иного спутника на 100 лет вперед. "Для чего это нужно знать? Теперь мы можем определять свободные места на геостационарной орбите, чтобы с меньшим риском столкновения с космическим мусором запускать на орбиту новые спутники. Словом, появилась возможность определять на орбите "чистые места", чтобы "мертвые" объекты искусственного происхождения не калечили дорогостоящие космические аппараты, и сами не превращались в металлолом", - объяснил Ролан Киладзе.

Свалка на небе – неприятности на Земле

В первую очередь от космического мусора страдают, конечно, объекты, находящиеся на орбите. «Службы наземного наблюдения иногда фиксируют столкновения частиц космического мусора друг с другом, из-за чего их количество множится на орбите земли. Мелкие частицы представляют не меньшую опасность, чем крупные. Только представьте крупнокалиберную пулю, движущуюся со скоростью 8–10 км/с. При попадании подобной частицы в действующий космический аппарат сила соударения просто чудовищная. Ни один корабль не выдержит такого столкновения. Если же соударение произошло, облако обломков на орбите расползется по всем направлениям всего за пару недель, угрожая уничтожить и других соседей».И хотя вероятность вывода из строя орбитальных спутников космическим мусором все еще крайне мала, неприятные инциденты уже были, в том числе с пассажирскими космическими кораблями и орбитальными станциями. 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. Впрочем, и это не помогло. В июне 1999 года тогда еще необитаемая МКС имела все шансы столкнуться с обломком разгонного блока одной из ракет, уже долгие годы вращавшегося вокруг Земли. К счастью, специалистам российского Центра управления полетами (ЦУП) удалось своевременно скорректировать ее орбиту, и обломок пролетел мимо на расстоянии 6,5 км. В 2001 году МКС пришлось предпринимать специальный маневр, чтобы не столкнуться с семикилограммовым прибором, потерянным во время выхода в открытый космос американскими астронавтами. С тех пор станция уворачивается от космического мусора с завидной регулярностью, несколько раз в год. Космический мусор представляет опасность и для далеких от космоса землян, падая на их головы в прямом смысле этого слова. 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. 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, и именно сюда валятся обломки первых ступеней с остатками высокотоксичного топлива. Но что же представляет собой космический мусор? Откуда он берется?

Это кто же здесь сорит?

Ситуация складывается парадоксальная. Чем больше мы запускаем аппаратов в космос, тем менее пригодным для использования он становится. И, действительно, по оценкам российских специалистов, в настоящее время в космосе находится более 10 тысяч летательных аппаратов и спутников Земли, при этом функционируют из них только 6%. Космические аппараты выходят из строя с завидной регулярностью, а в результате плотность космического мусора на орбите ежегодно увеличивается на 4%. В настоящее время вокруг нашей планеты вращается около 70–150 тысяч объектов размером от 1 до 10 см, частиц же менее 1 см в диаметре – миллионы. «И если на низких орбитах, примерно до 400 км, мусор притормаживает о верхние слои атмосферы и со временем падает на Землю, то на геостационарных орбитах он может вращаться бесконечно долго», – продолжает Александр Багров.Свой вклад в дело увеличения космического мусора вносят и разгонные блоки ракет, с помощью которых спутники выводятся на геостационарные орбиты. В их баках остается примерно 5–10% топлива, которое весьма летуче и легко превращается в пар, что нередко приводит к мощным взрывам. После нескольких лет пребывания в космосе отслужившие ступени ракет разлетаются на куски, разбрасывая вокруг себя «шрапнель» мелких осколков. За последние годы в околоземном пространстве было зафиксировано 182 подобных фейерверка. Только один недавний взрыв ступени индийской ракеты-носителя привел к образованию 300 крупных обломков и бесчисленного множества мелких, но не менее опасных объектов. Первые жертвы уже были. В июле 1996 года на высоте примерно 660 км французский спутник столкнулся с фрагментом третьей ступени французской же ракеты Arian, запущенной много раньше. Относительная скорость во время столкновения составляла около 15 км/с, или около 50 000 км/ч. Французские баллистики, прозевавшие на орбите приближение своего же крупного объекта, потом долго кусали локти, и было от чего. Происшествие не закончилось крупным международным скандалом только потому, что оба объекта имели французское происхождение.

Вакансия космического мусорщика 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 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.

Правила космического движения

«Предотвращением дальнейшего загрязнения космического пространства занимаются несколько международных комиссий, в том числе под эгидой ООН, – рассказывает ученый секретарь Совета по космосу РАН Александр Алферов. – Правда, они сталкиваются с неповоротливостью ряда агентств, предпочитающих все очень тщательно взвесить, прежде чем идти на сотрудничество. Дело в том, что многие спутники принадлежат военным ведомствам и полную информацию о них получить весьма сложно. Нельзя сбрасывать со счетов и коммерческую сторону вопроса». Впрочем, приватизация космоса играет на руку тем, кто ратует за его чистоту. «Космос постепенно превращается в зону вложения капитала, а коммерсантов всегда интересовали вопросы страхования рисков и возмещения потерь в результате тех или иных форс-мажорных обстоятельств, – считает Александр Багров. – Без выработки единых правовых норм достичь этого не удастся. К примеру, кто должен отвечать, если старый безжизненный спутник или разгонный блок ракеты, запущенной одним государством, протаранит автоматическую станцию, принадлежащую другой стране? Пока на этот вопрос ответа нет, хотя подобные прецеденты уже имели место». И хотя частные космические компании делают только первые шаги, сам факт их появления на свет подтолкнул к выработке единых международных правил. «В настоящее время интенсивно вырабатываются новые требования к космической технике, определяются зоны работы спутников и оговариваются методики захоронения выработавших свой срок аппаратов», – рассказывает Эфраим Аким. Одним из первых реальных достижений в деле борьбы с космическим мусором стала выработка новых международных стандартов в отношении искусственных спутников Земли. Теперь на их борту должны присутствовать резервные запасы топлива, чтобы по истечении срока работы увести аппараты в специально отведенные районы околоземных орбит или направить к Земле. Желательно также оснащать спутники дополнительными системами управления, способными в случае поражения аппарата частицами мусора уводить его с рабочих орбит. Предполагается, что «кладбища спутников» будут располагаться на 200–300 км выше зоны геостационарных орбит. «Конечно, внедрение новых стандартов идет очень медленно, – признает Эфраим Аким, – ведь они связаны с существенными затратами. Изменение в конструкции спутников влечет за собой дополнительные многомиллионные вложения, что нравится не всем аэрокосмическим корпорациям. Но без этих мер на данный момент просто не обойтись, и все это понимают». Другой важный шаг – внесение в международные правила использования космоса требования оснащать разгонные блоки ракет системами слива топлива. Оказавшись в космосе, после завершения маневра управляющая электроника в обязательном порядке должна открыть клапаны и выбросить излишки горючего. К сожалению, и этого порой недостаточно. Из-за особенностей топлива и невозможности полностью выбросить его из резервуаров взрываются даже «опустошенные» баки. А значит, должны быть предприняты меры по совершенствованию конструкции космических ракет.

Способы утилизации мусора в космосе

Для дальнейшего познания Вселенной очень важно развитие космонавтики. За минувшие полвека, как человек начал с помощью космических аппаратов исследовать космос, он окружил Землю поясом искусственных спутников и отходов, грозящих затормозить изучение космоса. Учёные изобретают космические системы-мусоросборщики, уже ряд проектов готов вступить в борьбу за чистоту околоземных орбит. 4 существующих проекта представлены в приложених данной работы. Из приведённых примеров видно, что существуют разные методы сбора космического мусора. Все они очень дорого стоят. Чтобы уменьшить затраты на их производство и применение, следует совершенствовать конструкции спутников, космических кораблей и ракет, чтобы от них оставалось как можно меньше космического мусора.

Японские конструкторы разработали технологию утилизации космического мусора. Робот-уборщик захватывает рукой-манипулятором старый спутник или обломок ракеты и бросается вниз, сгорая вместе с ним в атмосфере. Строительство одного такого робота весом 140 кг обойдется в 4 млн. долларов. Однако очевидно, что спрос на устройства будет расти. Количество мусора в космосе увеличивается, и его столкновение с космическими аппаратами может привести к непоправимым последствиям.

Заключение

Роскосмос сообщает, что за последние три года ситуация с космическим мусором в области низкой околоземной орбиты, на которой реализуются пилотируемые программы, резко обострилась. В диапазоне высот 750-850 км концентрация фрагментов мусора увеличилась более чем в два раза. По данным Роскосмоса, за два года в околокосмическом пространстве образовалось не менее 3 тыс. новых космических объектов размером более 10-20 см. По мере того, как все больше стран запускают спутники для различных нужд, плотность "населения" околоземных орбит растет. В феврале 2009 года на орбите произошло столкновение между двумя беспилотными аппаратами. Над Сибирью встретились два спутника: американский Iridium 33 и неработающий советский аппарат "Космос-2251". В результате космической аварии на орбите образовалось более 500 новых фрагментов. «Такое загрязнение околокосмического пространства является беспрецедентным. Оно в четыре раза превышает средний темп загрязнения орбиты за все предшествующие годы. Оценки максимальной концентрации космического мусора разных размеров увеличились в 2009 году по сравнению с 2003 годом в 2,3-2,6 раза. Соответственно, увеличились и вероятности столкновений космических аппаратов с космическим мусором», — отмечают в Роскосмосе. По прогнозу британских астрономов, в ближайшие 5 лет вероятность столкновения космических аппаратов с мусором на орбите увеличится как минимум в два раза. Еще через 50 лет этот показатель увеличится вчетверо. Необходимость постоянного мониторинга и проведение спецопераций по уклонению от опасных объектов существенно увеличит стоимость космический миссий.

Из-за космического мусора зачастую неточны метеопрогнозы и сбоит навигационное оборудование. Кроме того, по словам начальника Сводного управления Роскосмоса Юрия Макарова, космический мусор может служить удобным прикрытием действий против спутников со стороны потенциального противника — для этого могут использоваться малогабаритные космические аппараты. «Ситуации, связанные с космическим мусором, могут стать предлогом для начала военных действий против космических средств потенциального противника в случае, если они будут истолкованы как посягательство на права, технические средства и свободу действий в космосе», — заявил он. А в NASA полагают, что любой космический мусор можно будет использовать, изменив его траекторию — соответствующие технологии могут появиться уже через несколько лет.

По мнению экспертов, если не предпринять мер сегодня, то уже через 10-15 лет геостационарная орбита будет окончательно "забита", на ней не останется места для новых спутников, а после 2050 года из-за мусора полеты в космос станут просто невозможны

Ученые из различных стран выдвигают различные проекты утилизации космического мусора с геостационарной орбиты. Но прежде чем приступать к данной работе, что возможно пока лишь теоретически, необходимо каталогизировать объекты искусственного происхождения. То есть зафиксировать местонахождение каждого из многих десятков тысяч объектов, знать их размеры и скорость движения.

Рынок уборки космического мусора в 2020 году составит 3 миллиарда долларов США. Такую оценку назвал президент РКК "Энергия" Виталий Лопота. Его слова цитирует РИА Новости.В настоящее время вокруг Земли обращается около 1,2 тысячи неработающих аппаратов (по другим оценкам, их число превышает 100 тысяч). Все они мешают запуску новых спутников и космических кораблей (а значит, увеличивают стоимость отдельных стартов). Избавление от каждого из объектов, по словам Лопоты, позволит сэкономить от 20 до 50 миллионов долларов.По мнению президента РКК "Энергия", существующие технологии позволят России принять участие в очищении околоземного пространства. Лопота считает, что страна может занять четвертую часть общего рынка уборки космического мусора.

Корабль «Прогресс» станет основой "космического мусоровоза"

Космический грузовой корабль «Прогресс» может быть использован в качестве прототипа для разработки аппарата по утилизации космического мусора - заявил начальник научно-технического проектного центра ракетно-космической корпорации "Энергия" Игорь Хамиц. Космические корабли "Прогресс" позволяют восполнять на Международной космической станции запасы расходуемых материалов. С их помощью также корректируют орбиту МКС, проводят космические эксперименты и научные исследования. Полеты грузовых кораблей "Прогресс" стали неотъемлемой частью программ транспортно-технического обеспечения полета долговременных орбитальных станций "Салют-6" и "Салют-7", а также первого международного исследовательского комплекса "Мир", проработавшего на орбите 15 лет.

Между тем, несмотря на желание заработать, у России сегодня нет готовой технологии сбора и утилизации космического мусора. Со слов Лапоты, в РКК "Энергия" разрабатывают проект "космического пылесоса". Такой корабль может быть создан на основе буксира или платформы с ядерной энергоустановкой, конструкция будет оснащена вместительным контейнером и системой утилизации, которая позволит либо сжигать мусор, либо оттаскивать его на безопасные орбиты. По мнению конструкторов, корабль-мусорщик должен быть беспилотным и работать в автоматическом режиме. Но, как отметил президент РКК, пока это только идеи.

По мнению профессора МФТИ, декана факультета аэрофизики и космических исследований Сергея Негодяева, в "мусорном" сегменте России придется серьезно конкурировать с США. "Задача по утилизации космического мусора крайне сложная и с научной, и с технологической точки зрения", — подчеркнул он. А сейчас же не существует даже централизованной системы наблюдения.

В результате данной исследовательской деятельности я наметил план разрешения проблемы утилизации космического мусора:

Необходимо создать международную систему слежения, объединить каталоги объектов, разработать общую систему предупреждений о рисках столкновений;
Необходимо выработать международные правила космического движения;
Выработать новые, единые требования к космической технике, определить зоны работы спутников;
Обязательно еще до запуска в космос оговорить методику захоронения выработавших свой срок аппаратов;
Внести в международные правила использования космоса требования оснащать разгонные блоки ракет системами слива топлива;
Объединить усилия ученых разных стран по разработке технологии сбора и утилизации космического мусора;
Следует совершенствовать конструкции спутников, космических кораблей и ракет, чтобы от них оставалось как можно меньше космического мусора.

Библиографический список

.ua/gateway/news.nsf/21b593da6ad3c5b6c3256ae…
/doc.html?id=120011
/news/24578/&dd=28&mm=11&yy=2002
/world1/20061226/41622456.html
/discussion/1252.html
/doc_166.html
/doc.html?id=252912
.ua/Document.aspx?DocumentID=3927
http://lenta.ru/news/2009/10/05/debris/
/massmedia/2008/?id=463
http://www.ng.ru/science/2009-02-25/13_space.html
/articlef.php?ID=200600504

Приложения

Фото с сайта

Рисунок 1. Машина-мусоросборщик с рукой-роботом

Рисунок 2. Движущаяся сеть

Рисунок 3. Лазеры

Рисунок 4. Пластины из Аэрогеля

Космический мусор. Иллюстрация NASA

refdb.ru

Загрязнение космического простра

Официальный статус на международном уровне она получила после доклада Генерального секретаря ООН под названием «Воздействие космической деятельности на окружающую среду» от 10 декабря 1993 года, 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 Советском Союзе засоренностью космоса начали заниматься в 1985 году в министерстве обороны и в академии наук страны. Уже в 1990 году были получены первые практические оценки и разработана математическая модель засоренности околоземного космического пространства.

В 1992 году впервые в стране был создан проект стандартных исходных данных для обеспечения работ по созданию космических орбитальных средств. В этой связи следует отметить, что и 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. В настоящее время по разным оценкам в регионе низких околоземных орбит вплоть до высот около 2000 километров находится до 5000 тонн техногенных объектов.

На основе статистических оценок делаются выводы, что общее число объектов подобного рода достаточно неопределенно и может достигать 60 000 − 100 000. Из них только порядка 10 % обнаруживаются, отслеживаются и каталогизируются наземными радиолокационными и оптическими средствами. Только около 6 % отслеживаемых объектов являются действующими. Около 22 % объектов прекратили функционирование, 17 % представляют собой отработанные составляющие ракет-носителей, и около 55 % — отходы, технологические элементы, сопутствующие запускам, и обломки различного рода взрывов и фрагментации.

Большинство этих объектов находится на орбитах с высоким наклонением, плоскости которых пересекаются, поэтому средняя относительная скорость их взаимного пролета составляет около 10 километров в секунду. Вследствие огромного запаса кинетической энергии движения столкновение любого из этих объектов с действующим летательным аппаратом может повредить его или даже вывести из строя.

Эффективных мер защиты от объектов космического мусора размером более 1 сантиметра практически 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 существующих условиях засорения, даже с учетом мер по уменьшению техногенного засорения. Это может в долгосрочной перспективе привести к катастрофическому росту количества объектов орбитального мусора на орбитах и, как следствие, к практической невозможности дальнейшего освоения космоса.

Идет экологический мониторинг за космическим мусором и ведение каталога объектов космического мусора, разработка способы и средства защиты космических аппаратов от воздействия высокоскоростных частиц космического мусора. 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 тому подобным мерам.

Рис. Космический мусор на околоземных орбитах. Компьютерная модель, созданная сотрудниками NASA

Взаимосвязь между глобальными экологическими проблемами и возможные пути решения

В настоящее время экологическая обстановка на планете находится в очень сложной ситуации. Если на данном историческом отрезке человечество не одумается, не попытается найти выход из сложившейся ситуации, то в конце концов произойдет природа не выдержит постоянного вмешательства человека в свои естественные процессы. В этом случае экологическая катастрофа попросту не минуема. Именно поэтому решение имеющихся экологических проблем является первым и наиважнейшим делом не отдельных государств или групп государств, а всего человечества в целом. Так или иначе все существующие в настоящее проблемы взаимосвязаны между собой, и объединяет их именно понятие «Человек». И вызваны эти проблемы численностью проживающего на планете населения, неравномерным его распределением по поверхности планеты, его постоянный рост. Если брать за основу именно это утверждение, то связь между всеми экологическими проблемами будет легко проследить. Вырисовывается следующая цепочка:

Постоянно растущее население требует все больше и больше пищи, жилья и товаров народного потребления. Это в свою очередь вызывает рост городов и строительство все новых и новых промышленных предприятий. Для их создания человек вырубает леса, а для обеспечения населения пищей распахивает ранее не использовавшиеся в сельском хозяйстве земли. Эти действия приводят к уменьшению площадей мест обитания диких животных, а культурные растения вытесняют дикорастущие. Из-за растущих потребностей в древесине увеличивается вырубка лесов, что в свою очередь сказывается на содержании кислорода в атмосфере Земли.

Промышленные предприятия загрязняют токсичными соединениями атмосферу, а затем они вместе с осадками попадают в почву и воду. Углекислый газ, который образуется при сжигании топлива, не успевает усваиваться растениями и накапливается в атмосфере. Многие выбрасываемые в окружающую среду вещества вступают в реакцию с озоновым слоем Земли и тем самым разрушают его.

Через образовавшиеся «озоновые дыры» проникает ультрафиолетовое излучение, которое совместно с накоплением в атмосфере углекислого газа вызывает явление известное под названием «парниковый эффект», в конечном итоге приводящий к глобальному потеплению климата. Подобный результат рано или поздно способен привести к катастрофе планетарного масштаба, главной жертвой которого и станет человечество. Также нельзя не упомянуть такие проблемы как снижение численности или полное исчезновение некоторых видов животных и растений и связанное с этим серьезное нарушение пищевых цепей в природе, загрязнение почвы выбросами промышленных предприятий, пестицидами и вносимыми в излишке удобрениями.

Серьезной проблемой стала эрозия почвы и вызванное эрозией снижение площадей плодородных земель, что в конечном итоге привело к тому, что на отдельных территориях планеты человечество столкнулось с неурожаями и голодом. Неправильная мелиорация быстро приводит к снижению качества и плодородия почвы, уменьшению количества задерживаемой почвой и произрастающими на ней растениями влаги, это приводит к опустыниванию. Вместо того чтобы пытаться восстановить утраченные земли, человек распахивает новые, видя в этом спасение от голода, при этом, как правило, уничтожаются леса.

Следствием вышеприведенной цепочки является нарушение естественного природного равновесия. Под угрозу ставится сама возможность существования жизни на Земле. Если в ближайшее время не произойдет каких-либо изменений в отношении человечества к окружающей среде, то рано или поздно человек как биологический вид может навсегда исчезнуть с лица планеты.

Поскольку, как удалось доказать выше, первопричиной всех проблем является человечество, то борьбу с проблемами должно осуществлять именно общество, а не отдельные люди. Без осознания всем мировым сообществом губительности сложившейся ситуации проблемы просто физически не удастся разрешить. Прежде всего необходимо выработать высокий уровень человеческой сознательности, который станет отправной точкой в деле разрешения экологических проблем.

Необходимо, чтобы Человек учился любить и заботиться о природе с младых лет. Для этого требуется внедрение экологических дисциплин в систему начального и среднего образований во всемирном масштабе. Эта обязанность лежит прежде всего на национальных и региональных правительствах, так как без их деятельного участия ситуация на местах не изменится. Ими же должна проводиться политика экологической пропаганды среди населения. Как показал опыт последних лет, такая деятельность привела к успехам.

Так, благодаря экологическим роликам на телевидении и в Интернете за последнее десятилетие уровень бытового загрязнения в США упал на 5,4%, в Канаде на 5,9%, в Финляндии и Норвегии почти на 7,5%, а в среднем по Европе на 6,1%, причем значительного снижения добились именно промышленно развитые страны, с многоотраслевой индустрией. Также национальные правительства должны всячески поощрять и способствовать деятельности экологических правозащитных организаций, выступающих против особо грубых экологических нарушений.

Так, по состоянию на март 2007 года, офисы международной природоохранной организации «Гринпис» действуют в 41 стране мира, в том числе и в России. За 35 лет своего существования активистам организации удалось привлечь внимание мировой общественности к более 100 000 экологическим проблемам в разных регионах мира, благодаря действиям организации прекращена деятельность около 30 000 вредоносных производств. Не менее важной является роль отдельно взятых государств в области ужесточения наказания за экологические преступления и правонарушения.

Обычно ужесточение законодательства происходило уже после наступления печальных последствий, вызванных теми или иными экологическими катастрофами. В настоящее время все более важная роль уделяется вопросам превентивного ужесточения наказаний за потенциально возможные экологические преступления. Серьезные экономические и уголовные последствия снизили число экологических преступлений в среднем по миру на 15-20% за последние 5-7 лет, что можно считать успехом правосудия в области экологии. На межгосударственном уровне должен осуществляться процесс мониторинга окружающей среды, заключающийся не только в наблюдении за природными процессами и явлениями, но и в оценке состояний среды и прогнозировании ее изменений.

Результаты, полученные в ходе мониторинга, должны становиться объектом международного достояния, так как комплексный сбор информационных данных помогает комплексно и всесторонне подходить к проблеме. Но все приведенные усилия окажутся безрезультатными, если к решению проблем не привлекается научно-технический прогресс. Организация производств должна вестись не только с позиции экономической выгоды, формируемой рынком, но и с позиций экологической безопасности, формируемых здравым смыслом.

В последнее время появился новый термин «экоэкономика», подразумевающий под собой такой тип экономической деятельности, который являлся бы оберегающим для планеты. Примерами такого типа служат достижения ряда стран в энергетической отрасли. Так свыше 30% энергии в таких странах, как Великобритания, Нидерланды, Дания, Норвегия и Швеция, производится ветром, причем без какого либо вреда для природы. Ряд современных автомобильных концернов внедряет в производство автомобили с водородными двигателями, работающими на безотходном водородном сырье. В настоящее время на смену бензину все чаще приходят газовое топливо-пропан и бутан -, являющиеся более безопасным для среды по причине полного сгорания. В настоящее в мире около 20% автомобилей работает на газовом топливе. Как итог, в результате развития программы экономики существенно сокращается число промышленных выбросов.

biofile.ru

Реферат - Как очистить околоземное пространство от космического мусора и сделать ее безопасной

РЕСПУБЛИКАНСКИЙ ЭКОЛОГО-ТУРИСТСКИЙ ФОРУМ

«Зеленая планета - 2010»

Номинация

Природа – бесценный дар, один на всех

УТИЛИЗАЦИЯ КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА

Маскин Вячеслав

Средняя общеобразовательная школа №6

г. Шумерля, 10 класс

Научный руководитель:

Иванова Любовь Руслановна,

учитель физики

СОШ № 6 г. Шумерля

г. Чебоксары, 2010

^ Цели и задачи работы:

Рассмотреть проблему засорения околоземного космического пространства «космическим мусором», которая может привести к практической невозможности дальнейшего освоения космоса;

2. Ознакомиться с имеющимися на сегодняшний день проектами очистки ближнего космоса;

Познакомить с данной экологической проблемой обучающихся своей школы.

Актуальность: Острейшей проблемой общества стала безопасность космонавтов и сохранность искусственных спутников от мусора, заполняющего космическое пространство. Ученые из различных стран вырабатывают методы контроля над космическим пространством и утилизации космического мусора, выдвигают различные проекты утилизации космического мусора с геостационарной орбиты, потому что нет засорения национального околоземного космического пространства, есть засорение космического пространства Земли, одинаково негативно влияющее на все страны, прямо или косвенно участвующие в его освоении. Засорение происходит непосредственно и самой поверхности Земли. Космические трассы проходят в Росии над Алтаем с 1959 года. За это время на территории республики "выпали" отделяющиеся ступени около 400 космических кораблей. Неудивительно, что железяками из космоса оказались замусорены огромные территории. Возникла насущная потребность срочно заняться проблемой космического мусора, чтобы предотвратить впоследствии экологическую катострофу.

Оглавление

Введение……………………………………………………………………………………………3

^ Основная часть

Геостационарная орбита…………………………………………………………………………...4

Свалка на небе – неприятности на Земле…………………………………………………………4

Это кто же здесь сорит?....................................................................................................................5

Вакансия космического мусорщика открыта…………………………………………………….6

Правила космического движения…………………………………………………………………6

Способы утилизации мусора в космосе…………………………………………………………..7

Заключение………………………………………………………………………………………..8

Библиографический список…………………………………………………………………….10

Приложения………………………………………………………………………………………10

Введение

^ Основная часть

^ Свалка на небе – неприятности на Земле

^ Это кто же здесь сорит?

^ Вакансия космического мусорщика открыта

^ Правила космического движения

^ Способы утилизации мусора в космосе

Заключение

^ Корабль «Прогресс» станет основой "космического мусоровоза"

^ В результате данной исследовательской деятельности я наметил план разрешения проблемы утилизации космического мусора:

Необходимо создать международную систему слежения, объединить каталоги объектов, разработать общую систему предупреждений о рисках столкновений;

Необходимо выработать международные правила космического движения;

Выработать новые, единые требования к космической технике, определить зоны работы спутников;

Обязательно еще до запуска в космос оговорить методику захоронения выработавших свой срок аппаратов;

Внести в международные правила использования космоса требования оснащать разгонные блоки ракет системами слива топлива;

Объединить усилия ученых разных стран по разработке технологии сбора и утилизации космического мусора;

Следует совершенствовать конструкции спутников, космических кораблей и ракет, чтобы от них оставалось как можно меньше космического мусора.

Библиографический список

http://space.com.ua/gateway/news.nsf/21b593da6ad3c5b6c3256ae…

http://www.radiomayak.ru/doc.html?id=120011

http://www.amic.ru/news/24578/&dd=28&mm=11&yy=2002

http://newsarmenia.ru/world1/20061226/41622456.html

http://ipim.ru/discussion/1252.html

http://www.k-h.ru/doc_166.html

http://www.vesti.ru/doc.html?id=252912

http://news-it.com.ua/Document.aspx?DocumentID=3927

http://lenta.ru/news/2009/10/05/debris/

http://www.autosecurity.ru/massmedia/2008/?id=463

http://www.ng.ru/science/2009-02-25/13_space.html

http://fiz.1september.ru/articlef.php?ID=200600504

Приложения

Фото с сайта www.rosbalt.ru

Рисунок 1. Машина-мусоросборщик с рукой-роботом

Рисунок 2. Движущаяся сеть

Рисунок 3. Лазеры

Рисунок 4. ^ Пластины из Аэрогел

www.ronl.ru

Засорения околоземного космического пространства - стр.86

Международное сотрудничество в области снижения техногенного

засорения околоземного космического пространства

В 2007 г. проблемы техногенного засорения околоземного космического пространства в

качестве первоочередных рассматривались на 44-й сессии Научно-технического подкомитета (НТПК)

Комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях (февраль-март 2007 г.,

Вена, Австрия), на 25-й сессии Межагентского координационного комитета по космическому мусору

(июль 2007 г., Тулуза, Франция) и на Международном астронавтическом конгрессе (сентябрь 2007 г.,

Хайдаробад, Индия), в работе которых активное участие принимали специалисты российской

ракетно-космической промышленности.

В ходе проведения этих форумов основное внимание специалистов было сосредоточено на

формировании руководящих принципов организации работ по предупреждению и снижению

техногенного засорения околоземного космического пространства. В частности, на 44-й сессии НТПК

Комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях был принят документ

"Руководящие принципы предупреждения образования космического мусора". В июне 2007 г. этот

документ был одобрен непосредственно Комитетом ООН по использованию космического

пространства в мирных целях. Основные положения документа "Руководящие принципы

предупреждения образования космического мусора" разработаны с учетом требований

Межагентского координационного комитета по космическому мусору. По инициативе российской

делегации в указанный документ был включен ряд поправок, обеспечивающих интересы Российской

Федерации. Эти поправки создают необходимые предпосылки для поэтапного перехода российской

космической отрасли на новые технологии создания ракетно-космических средств и управления ими,

обеспечивающие предупреждение образования космического мусора.

В 2007 г. специалисты Центра управления полетами (ЦУП-М) ФГУП "ЦНИИ машиностроения"

и Центра контроля космического пространства (ЦККП) России приняли активное участие в двух

Не является официальной версией, бесплатно предоставляется членам Ассоциации лесопользователей Приладожья, Поморья и Прионежья – . Постоянно действующий третейский суд.

проводившихся Межагентским координационным комитетом по космическому мусору

международных тестовых кампаниях по сопровождению падающих космических объектов:

космического аппарата "Космос-1025" и ракеты-носителя "Дельта-2RВ". Российскими и

американскими специалистами проводились работы по обеспечению предотвращения столкновения

Международной космической станции (МКС) с крупными фрагментами космического мусора. В

каждом случае поступления сообщения об опасном сближении космического мусора с орбитальной

станцией проводилась коррекция орбиты МКС и осуществлялся контроль безопасности дальнейшего

движения станции.

Важное место в работах по проблеме космического мусора занимает уточнение параметров

техногенного засорения околоземного космического пространства, особенно в области

геостационарной орбиты. С этой целью Институтом прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН

организована международная кооперация наблюдателей, обеспечивающая регистрацию объектов на

всем протяжении геостационарной орбиты. В 2007 г. получено 164400 измерений по крупным

высокоорбитальным космическим объектам. При этом было обнаружено более 100

некаталогизированных объектов. Кроме того, в 2007 г. было получено 57000 измерений по

малоразмерным фрагментам космического мусора и обнаружено 160 новых фрагментов.

Раздел 10. НАУКА И ТЕХНИКА В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМ ОХРАНЫ

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Российская академия наук (РАН)

В отчетном году научные коллективы Российской академии наук, продолжая исследования в

рамках 23 программ фундаментальных исследований Президиума РАН и 73 программ отделений

РАН, федеральных целевых, научно-технических и других программ, получили результаты высокого

класса во многих направлениях современной науки, включая решение проблем окружающей среды.

В настоящий Доклад включены наиболее важные результаты фундаментальных и прикладных

исследований, полученные в 2007 г.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Центральной проблемой остается изучение многофункционального влияния разнообразных

природных и антропогенных факторов на виды и сообщества организмов, их динамику,

микроэволюционные процессы, последствия техногенного загрязнения среды и структурную

организацию экосистем.

Проанализированы информативные возможности спутниковых систем для мониторинга

крупномасштабных процессов на бореальных территориях северного полушария и оценки их

воздействия на состояние биосферы. Представлены алгоритмы расчета углеродного бюджета по

пулам мертвого органического вещества в лесах. Сформирована циркумполярная база данных,

позволяющая оценивать масштабы пирогенных эмиссий оксида углерода и других парниковых газов

в связи с глобальными изменениями климата (ЦЭПЛ РАН).

Мониторинг состояния бореальных лесов Сибири, осуществляемый на основе сети

дендрологических станций, позволил выявить колебания климата за последние 2 тыс. лет.

Исследован баланс углерода; в частности, установлено, что аккумуляция углерода лесами Сибири

достигает 1,3 млрд. т в год, что значительно выше величины, рассчитанной ранее. Под влиянием

потепления климата аккумуляция углерода таежными лесами увеличивается.

Для борьбы с лесными пожарами разработана система определения пожарной опасности и

обнаружения возгораний, ставшая основой пирологического мониторинга лесов региона (ИЛ СО

РАН, МЧС России). Исследована сезонная динамика запасов углерода в травяных экосистемах на

мерзлотных почвах (ИОиЭБ СО РАН). Установлено увеличение эмиссии метана из илов внутренних

водоемов, обусловленное активизацией анаэробного распада органических соединений (ИБВВ РАН).

На основании прогнозных ландшафтно-экологических сценариев глобального потепления

климата для территории Волжского бассейна рассчитаны вероятные зависимости первичной

биопродуктивности от изменений климата и уровня антропогенного загрязнения (ИЭВБ РАН).

Разработан прогноз возможных последствий деградации мерзлоты в восточном секторе Арктики,

определен запас углекислого газа и метана в верхних горизонтах криолитосферы (ИФХиБПП РАН,

ИПА СО РАН, ИЭП МГУ).

Составлена серия оценочно-прогнозных экологических карт районов России, создающих

основы разработки концепций устойчивого природопользования, в том числе отражающих

потенциальную интенсивность самоочищения почв от загрязнения нефтепродуктами,

потенциальную опасность загрязнения почв токсичными микроэлементами и распределение

эрозионно-опасных земель на территории Республики Коми (ИБ Коми НЦ УрО РАН). Кроме этого,

определены величины чистой первичной продукции и запасов живой фитомассы для всех типов

болот Западной Сибири (ИПА СО РАН). Разработана ГИС "Болотные экосистемы России", процессы

накопления углерода и эмиссии парниковых газов, осуществление мониторинга и обеспечение

устойчивого природопользования (ИЛАН РАН). На основании исследований морфологических и

физико-химических свойств почв юго-западной Якутии дана оценка состояния почвенного покрова,

уровня его загрязнения тяжелыми металлами и продуктами органического происхождения (ИБПК СО

РАН). Проведены биогеохимические исследования в лесостепных, степных и пойменных

экосистемах Забайкалья (ИОиЭБ СО РАН).

Определены параметры техногенных геохимических аномалий почв Среднего Урала в зоне

загрязнения выбросами медеплавильных заводов. Установлено, что сроки природного очищения

транзитных ландшафтов вблизи источника загрязнения составляют тысячи лет. В аккумулятивных

ландшафтах они увеличиваются из-за связывания тяжелых металлов на геохимических барьерах

(ИЭРиЖ УрО РАН). Завершен анализ почвенно-растительных комплексов северо-востока России.

Выявлены последствия разработки россыпных и рудных месторождений, пожаров, строительства

гидротехнических и линейных сооружений. Разработаны принципы рекультивации нарушенных

земель и концепция рационального использования почв и растительности региона (ИБПС ДВО

РАН).

Впервые для арктических фьордов на примере Кольского залива Баренцева моря построена

схема годовой изменчивости содержания хролофиллов a, b, c + c пигментного комплекса и

соотношения концентрации каротиноидов к общему содержанию фотосинтетических пигментов как

показателей биологической продуктивности вод. Выявлена тенденция роста концентрации

фотосинтетических пигментов в поверхностном слое воды во все сезоны года по направлению к

опресненной вершинной части залива (ММБИ КНЦ РАН).

Выявлены закономерности перестройки структуры сообществ горных млекопитающих Кавказа

под влиянием различных форм антропогенной трансформации ландшафтов. Различия реакций

сообществ определяются как степенью изменений биотопов, так и особенностями взаимодействия

между аборигенными и инвазийными видами (ПИБР ДагНЦ РАН).

Сформулированы принципиальные положения стратегии адаптации растений к избыточным

концентрациям тяжелых металлов, обеспечивающей их высокую толерантность. В основе этой

стратегии лежит способность растений осуществлять дальний транспорт тяжелых металлов и

аккумулировать их в надземных органах, а также изолировать от клеточных зон активного

метаболизма. Проведен скрининг растений, осваивающих полигоны твердых бытовых отходов.

Выявлены виды, которые можно использовать для фитомелиорации загрязненных территорий (ИФР

РАН).

На основании результатов многолетних исследований на территории Кольского полуострова

разработаны классификация адаптивных реакций дендроинтродуцентов и долгосрочный прогноз их

устойчивости в условиях Субарктики (ПАБСИ КНЦ РАН). Показано, что при глобальных изменениях

климата возможна активация очагов чумы в Палеарктике; это требует принятия соответствующих

мер, обеспечивающих безопасность для проживающего здесь населения (ИПЭЭ).

Составлена карта распространения токсичных сине-зеленых и динофитовых водорослей,

вызывающих "цветение" воды в Азовском море (ЮНЦ РАН).

Основными целями исследований в области биологического разнообразия являются

инвентаризация основных групп организмов флоры и фауны и изучения разнообразия микромира,

разработка теоретических основ и методов сохранения генофонда, оценка разнообразия и

устойчивости экосистем, разработка методов мониторинга, охраны и восстановления

биоразнообразия для обеспечения неистощительного ресурсопользования и повышения ресурсного

потенциала биоты (ИПЭЭ РАН). Проведена инвентаризация разнообразия растений и лишайников в

пределах особо охраняемых природных территорий Мурманской области; ряд видов обнаружен

впервые. Установлена высокая репрезентативность этих территорий (73% аборигенных сосудистых

растений, 90% листостебельных мхов, 93% печеночников, 71% лишайников) (ПАБСИ КНЦ РАН).

Составлена карта растительности Карелии, которая может быть использована при проведении

мониторинга в связи с антропогенными изменениями природы региона (ИБ КарНЦ РАН, БИН РАН).

Составлены карты распределения токсичных микроводорослей Дальневосточных морей, выявлены

зоны повышенной опасности паралитического отравления человека (ИБМ ДВО РАН).

Подготовлены разделы второго тома Национального атласа России "Природа. Экология", атлас

издается по поручению Правительства Российской Федерации (ИФПБ РАН).

Обобщены результаты исследований современных изменений фаунистического состава

млекопитающих Полярного Урала. В современной динамике отмечено усиление роли южных

элементов и снижение роли северных (тундровых, субарктических) под влиянием синхронного

воздействия природных и антропогенных факторов (ИЭРиЖ УрО РАН).

Определены масштабы, темпы и направления инвазий рыб в крупнейших реках Понто-

Каспийского стока (Волга, Дон, Днепр). Выявлено, что в последние годы число инвазийных видов

выросло в среднем в 1,5 раза (ИБВВ РАН). Открыт новый вид сульфовосстанавливающих бактерий

Desulfosposinus hippei sp. nov., перспективный для очистки сточных вод от соединений серы (ИБФМ

РАН).

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

Подготовлена монография-альбом "Изменение окружающей среды и климата", в которой

отражены результаты комплексного анализа связи природных и техногенных катастроф с

изменениями состояния окружающей среды и климата. Сформулированы подходы к анализу и

прогнозу катастрофических процессов, к выработке рекомендаций по предупреждению их

возможных последствий (ИГЕМ РАН).

Дан анализ влияния литосферных источников на состояние озонового слоя. Показано, что

выбросы водорода из литосферы не могут являться причиной озоновых аномалий, их мощности

недостаточно даже для достижения водородом тропопаузы. Существенное снижение содержания

озона происходит после мощных извержений вулканов, выбросы которых порядка 100 т достигают

высоты 30 - 50 км. Восстановление озонового слоя до первоначального уровня происходит через 2 -

3 года (ИДГ, ИГЕМ, ГИН, ИФЗ, ИФА, ГС РАН).

Для Арктического шельфа России составлены "Тектоническая карта Восточно-Сибирского и

Чукотского морей" (1:2500000) и "Тектоническая карта дна акватории Белого моря и прилегающих

территорий" (1:1500000), имеющие важное значение для прогноза и поисков нефти и газа (ГИН РАН).

В рамках программы Международного полярного года выполнены исследования экосистемы

Карского моря. Впервые описана система фронтальных (градиентных) зон. Показано, что в Карском

море, куда поступает более 30% пресноводного стока в Арктику (4% общего стока в Мировой океан),

эти зоны определяют процессы взаимодействия между шельфовыми районами Карского моря и

глубоководным Арктическим бассейном и являются барьерами на пути переноса аллохтонного

вещества, включая загрязнения, поступающие с речным стоком, а также возникающие при возможной

расконсервации радиоактивных захоронений на дне моря (ИО РАН).

Выявлены основные антропогенные и природные факторы, определявшие изменения площадей

и структуры сельскохозяйственных и лесных земель в России в XX в. Показано, что изменения

климата, имевшие место в XX в. - начале XXI в., пока не стали, по крайней мере, в России ведущим

фактором трансформации окружающей среды.

Оценено влияние климатических и антропогенных факторов на опустынивание в России,

показана доминирующая роль антропогенного опустынивания. Для засушливых земель России

характерна цикличность опустынивания, обусловленная меняющейся интенсивностью

антропогенной нагрузки и частотой опасных засух. В начале XXI в. отмечено усиление

антропогенного опустынивания в Западной Сибири и Алтайском крае (ИГ РАН).

Показано, что трансграничная территория является целостным природно-хозяйственным

районом с существенной экономической и ресурсно-экологической взаимосвязью сопредельных

территорий, расположенных по разные стороны границы, поэтому природопользование в их

пределах требует разработки специальных международных региональных программ. Дана оценка

современного геоэкологического состояния ряда территорий и сформулированы предложения по

формированию регионов приграничного сотрудничества.

Составлен научно-справочный "Атлас Курильских островов", в котором представлена

информация о природном, ресурсном и экономическом потенциалах региона, условиях его освоения

и природопользования, перспективах развития, а также о месте Курильских островов в Геополитике

и экономике Азиатско-Тихоокеанского региона (ИГ РАН, ТИГ ДВО РАН).

Получены уникальные данные о влиянии пожаров на динамику растительного и почвенного

покрова в редколесьях северо-востока Колымской низменности и динамику почвенного углерода. В

первые годы после пожара наблюдается снижение запасов углерода органогенных горизонтов, но на

более поздних стадиях возникает постпирогенный эффект избыточного накопления органического

вещества. Время восстановления после сильного пожара исходных запасов почвенного углерода

составляет 60 - 200 лет (ИГ РАН).

Проведена оценка природной среды вдоль трассы строящегося нефтепровода Восточная Сибирь

- Тихий океан. Апробирована программа экологического мониторинга и проведен первый этап

мониторинга состояния главных компонентов природной среды (ИГ СО РАН).

Климатическая модель ИФА РАН дополнена метановым циклом с учетом изменений вечной

мерзлоты и отклика на вариации климата эмиссий метана болотными экосистемами. Согласно

расчетам эмиссии метана болотными экосистемами к концу XXI в. возрастут, что приведет к

возрастанию глобального потепления (ИФА РАН, ИВМ РАН).

Получены многолетние ряды данных по выбросам парниковых

газов в

промышленности и энергетике, сельском хозяйстве, при обращении с

отходами

производства и потребления, а также в лесном хозяйстве и

землепользовании

(включая сток атмосферного CO в управляемые леса) (ИГКЭ

Росгидромета и

РАН).

За период 1907 - 2006 гг. уточнены оценки темпа потепления как в среднем по земному шару

(0,073 °С/10 лет), так и для России (0,13 °С/10 лет). Скорость потепления в 1976 - 2006 гг. много

выше, чем за столетие в целом (в России 0,43 °С/10 лет). Наиболее интенсивным повышение

среднегодовых температур в 1976 - 2006 гг. было на Европейской территории России (ЕТР) (0,48

°С/10 лет), в Средней Сибири и в Прибайкалье - Забайкалье (0,46 °С/10 лет). В зимний и весенний

периоды интенсивность потепления на ЕТР достигла 0,68 °С/10 лет, а в осенний период на северо-

востоке - даже 0,85 °С/10 лет (ИГКЭ Росгидромета и РАН). Проанализированы возможности отклика

продуктивности и ареалов растительного покрова ЕТР при потеплении, соответствующем

повышению среднегодовой глобальной температуры воздуха на 1 °С согласно существующим

моделям. Для лесных фитоценозов ЕТР ожидаемые изменения климата могут привести к увеличению

частоты и площади лесных пожаров, но для хода продукционного процесса они не будут носить

негативного характера. Для тундровых и лесотундровых фитоценозов больших изменений

продуктивности не ожидается. В целом на ЕТР ожидается увеличение первичной биологической

продукции в достаточно протяженном поясе широт (ИФА РАН).

На основе моделирования показано, что в случае глобального потепления климата речной сток

на территории более населенных и экономически развитых регионов России (юго-запад страны, юг

Восточной Сибири и Дальнего Востока) будет уменьшаться, а на более холодных и менее освоенных

северных и северо-восточных территориях - увеличиваться. Следовательно, контраст между

водообеспеченностью северных и южных регионов России, наблюдаемый уже сейчас, в будущем

может усилиться (ИВП РАН). По сценариям глобального потепления климата выполнены расчеты

изменения уровня воды в Ладожском озере до конца XXI в. Показано, что уровень озера может

значительно снизиться, и это приведет к негативным последствиям для режима потребления воды,

судоходства по Неве и др. Этот вывод требует корректировки сложившихся представлений о

благоприятном воздействии потепления климата на водные объекты средних и высоких широт

(ИНОЗ РАН). Разработана единственная в России он-лайновая информационная система по 820

крупным озерам мира, включая водоемы, подвергавшиеся интенсивным антропогенным

воздействиям. Представленная в системе информация обобщает опыт оздоровления и

восстановления внутренних водоемов (ИНОЗ РАН).

Показано, что за счет стратификации водной толщи в области стока малых рек на прибрежную

зону российского сектора Черного моря действие ветров приводит к быстрому увеличению площади

разноса терригенного материала, включая загрязнения, и к их воздействию на удаленные от устьев

акватории. Снижение прозрачности воды вызывает резкое падение продуктивности и деградацию

донных биоценозов, определяющих ассимиляционный потенциал прибрежной зоны в отношении

загрязнения. Вскрытые механизмы важны в связи с ростом техногенных нагрузок при строительстве

и эксплуатации объектов Сочинского Олимпийского комплекса (ИО РАН).

Разработаны система контроля экологического состояния водных объектов и имитационная

модель экспресс-оценки качества воды, позволяющая оценивать эффективность водоохранных

мероприятий; а также проведена ее апробация на примере бассейна р. Волга. Оценено влияние

антропогенного воздействия и климатических изменений на качество вод и экосистемы

Иваньковского, Угличского и Рыбинского водохранилищ; озер Ладожского, Онежского, Байкал,

Имандра; рек Волги, Урала, Амура. Изучены изменения оледенения Тянь-Шаня в XX в.; расширена

цифровая база данных о современном состоянии ледников Тянь-Шаня, Кавказа и Памира (ИВП,

ИНОЗ, ИГ РАН).

Составлен прогноз пространственно-временной изменчивости криолитозоны под

воздействием климатических факторов и техногенеза и оценена стабильность многолетнемерзлых

пород. Показано, что в ближайшие 20 - 25 лет геокриологические условия не будут значительно

меняться, хотя глобальное потепление, смягчение континентальности климата, внутригодовые и

сезонные изменения температуры воздуха и осадков могут ускорить развитие разрушительных

криогенных процессов и деградацию многолетнемерзлых пород (ИКЗ СО РАН).

Разработана геоинформационная технология комплексной оценки напряженно-

деформированного состояния и устойчивости геологической среды в зонах размещения объектов с

повышенными требованиями к безопасности (ГЦ РАН).

Выполнен анализ сходства облученного ядерного топлива с природными образованиями,

содержащими радионуклиды (уран, торий), с целью обоснования возможности их консервации в

природных системах. Показано, что хранилища следует размещать на глубинах 500 м и ниже.

Подземные воды обладают здесь близкими к нейтральным восстановительными свойствами, что

обеспечивает поддержание малых равновесных концентраций урана и безопасность хранилищ

(ИГЕМ РАН).

В итоге эколого-экономической оценки природно-ресурсного потенциала (ПРП) Западно-

Камчатского шельфа - самого биопродуктивного шельфа России показана нецелесообразность

развития здесь морской добычи нефти и газа (ТИГ ДВО РАН).

Выполнено картографирование регионов перспективной экономической деятельности, в том

числе планируемых зон транспортировки углеводородов, обеспечивающее общую экологическую

оценку территорий, занятых вечной мерзлотой (ИКЗ СО РАН).

Получен минеральный биосорбент, при оперативном внесении которого в почву на

территории, загрязненной нефтью в результате аварии, в первые 5 - 10 мин. поглощается большая

часть разлившихся на почву нефтепродуктов и предотвращается дальнейшее загрязнение.

Иммобилизованные в рыхлый пористый сорбент микроорганизмы совместимы с почвой,

утилизируют нефть и сам минеральный сорбент, не требуя его удаления другими способами (ИПНГ

СО РАН).

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ И НАУКИ О МАТЕРИАЛАХ

Разработана методика определения полихлорированных бифенилов и хлорсодержащих

пестицидов с помощью хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения, обеспечивающая

чувствительность, селективность и специфичность их определения на уровне следовых

концентраций. Получены новые данные о загрязнении территории г. Чапаевск, где находились

заводы по производству хлорорганических пестицидов и химического оружия. Высокие уровни

загрязнения обнаружены в почве, штукатурке внешних стен зданий, домашней пыли, в куриных яйцах

и рыбе. Двукратное снижение уровня загрязнения по сравнению с 1997 г. подтверждает

предположение, что полупериод разложения диоксинов в природе - 7 - 10 лет (ИПЭЭ РАН).

Впервые с применением методов, основанных на синхронном излучении, установлены формы

существования плутония в грунтовых водах Карачаевского ореола загрязнения (совместно с ФГУП

ПО "Маяк"). Доказано присутствие устойчивого квазиравновесия между формами Pu (IV),

сорбированными на коллоидных частицах, и растворенными формами Pu (IV, V). Методом фотонной

корреляционной спектрометрии определены концентрации коллоидных частиц различного размера в

зависимости от химического состава грунтовых вод. Эти данные легли в основу математической

модели коллоидного (ускоренного) переноса, описывающей динамику распространения плутония в

подземной среде.

ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ, МАШИНОСТРОЕНИЯ, МЕХАНИКИ И ПРОЦЕССОВ

УПРАВЛЕНИЯ

Разработана технология, и выполнено ее технико-экономическое обоснование по комплексному

экологически чистому использованию угля в производстве энергии и для получения синтетического

жидкого и облагороженного твердого видов топлива. Стоимость генерируемой электроэнергии в

такой установке снижается на 15 - 20% по сравнению с перспективными технологиями

использования угля при одновременном решении экологических проблем.

Выполнены экспериментальные и теоретические исследования в обоснование комплексной

технологии совместной переработки растительных отходов (на примере древесных отходов) и

природного газа, в общем случае любого органического сырья, газообразных и жидких углеводородов,

с целью получения энергетического водорода и чистых углеродных материалов для широкого

промышленного использования (ОИВТ РАН).

Продолжены работы по исследованиям плазменного технологического процесса газификации и

textarchive.ru