Космический мусор – угроза безопасности космических полетов - конспект -  Астрономия, Конспект из Астрономия
filizia
filizia11 June 2013

Космический мусор – угроза безопасности космических полетов - конспект - Астрономия, Конспект из Астрономия

PDF (275.9 KB)
3 страница
442количество посещений
Описание
Rybinsk State Academy of Aviational Technology. Лекции и рефераты по Астрономии. К третьему тысячелетию человечество активно изучает и исследует космос. Число космических полетов растет, но они постоянно вталкиваются ...
20очки
пункты необходимо загрузить
этот документ
скачать документ
КОСМИЧЕСКИЙ МУСОР – УГРОЗА БЕЗОПАСНОСТИ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ

КОСМИЧЕСКИЙ МУСОР – УГРОЗА БЕЗОПАСНОСТИ

КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ

Д.В.Маринин

Аэрокосмический лицей на базе Национального аэрокосмического университета

им. Н.Е.Жуковского «ХАИ»

К третьему тысячелетию человечество активно изучает и исследует космос. Число

космических полетов растет, но они постоянно вталкиваются с рядом проблем.

Одной из таких проблем – проблем экологии космоса, является вопрос об его

загрязненности объектами так называемого космического мусора.

Космический мусор – все антропогенные объекты, которые находятся на

околоземной орбите или возвращаются в атмосферу, включая фрагменты или части

тех объектов, которые закончили свое активное существование.

Чтобы уменьшить угрозу столкновений космические аппараты совершают маневры

отклонения, а это – дополнительный расход топлива и ряд других сложностей. По

расчетным данным Международная космическая станция будет вынуждена дважды

в год совершать маневры, уклоняясь от опасных объектов.

Степень влияния загрязненности космического пространства на функционирование

космических систем определяется четырьмя факторами: временем нахождения на

орбите, районами по предположению, высотой орбиты, наклоном плоскости орбиты.

Для примерного представления об объектах загрязнения космического пространства,

разрабатывают математические модели его засоренности. Они описывают

распределение загрязняющих объектов в пространстве, их движение и физические

характеристики (размер, массу, плотность и др.). Разрабатываемые модели бывают

двух видов: краткосрочные (период до 10 лет) и долгосрочные (до 100 лет). Модели

засоренности принимают во внимание рост числа орбитальных объектов в

результате запусков, маневрирование (засоренность, связана с включением ракетных

двигателей твердого топлива), разрушение (взрывы и столкновения) т.д. Кроме того,

целью долгосрочных моделирований является составление прогнозов количества

объектов как функции времени. Тенденции, установленные на основе долгосрочных

моделей, заключаются в следующем:

 Если космические полеты будут проходить также, как и раньше, то в будущем загрязнение космического пространства ускориться из-за столкновений,

связанных с увеличением массы на орбите.

 Фрагменты мусора, образовавшиеся после взрывов, могут стать в ХХI веке (как и в данное время) одним из главных источников загрязнения.

 Фрагменты, образовавшиеся в результате столкновений, могут порождать следующие загрязнения, это приведет к росту загрязненности в геометрической

прогрессии.

Избежать этого можно путем уменьшения нагрузки на нижнюю околоземную

орбиту. Также проблема состоит в возращении в атмосферу Земли космических

объектов. За последние 40 лет их отмечено более 16000. В течение последних 5-ти

лет примерно раз в неделю происходит попадание в атмосферу объекта с площадью

поперечного сечения около 1м 2 . Вхождение того или иного объекта в атмосферу

docsity.com

связано не только с опасностью механического удара, но и с возможностью

химического либо радиологического заражения окружающей среды.

Мероприятия по уменьшению загрязненности и защите от космического мусора

В настоящее время около 12% всего каталогизированного комического мусора

составляют объекты, которые отделяются в процессе штатной процедуры запуска

спутников на орбиту и дальнейшей их эксплуатации. В основном это крепежные

детали, заглушки и т.д. Мероприятия по уменьшению загрязненности такими

объектами принимать относительно нетрудно, как технически, так и экономически.

В тоже время возможны ситуации, когда отделение деталей безвыходно из-за

технических причин. В ходе полета может происходить неспециальное образование

мелкого мусора: выбросы шлаков при работе двигателей на твердом топливе,

отделение частиц краски вследствие эрозии, вытек теплоносителя и т.п. Необходимо

принимать меры по уменьшению процесса образования мелкого мусора. Осколки,

образовавшиеся в результате разрушения КА, составляют 43% состава орбитальных

объектов и 85% космического мусора размером более 5см. Основной причиной

разрушения космических аппаратов являются взрывы и столкновения. Анализ

разрушения КА показал, что спуск с орбиты либо пассивация (выброс энергии)

после реализации космическим аппаратом своей задачи позволяет предотвратить

большую часть таких случаев. К числу эффективных мер можно отнести сжигание

или продувание неиспользованного топлива, разрядку аккумуляторных батарей,

освобождение жидкостей из-под давления. Вероятность случайного столкновения

КА на околоземной орбите хотя и не значительна, но все-таки есть. Примером такого

случая было столкновение осколка, образовавшегося в результате взрыва верхней

ступени ракеты-носителя «Ариан», с действующим французским спутником

CERISE, в результате была нарушена его работоспособность. Можно сказать, что

увеличение числа и размеров спутников на орбите ведет к повышению вероятности

столкновений. Что касается спутников, которые заканчивают свою программу, то

значительному уменьшению вероятности столкновений будет влиять их перевод на

нижнюю орбиту или контролированное возвращение в атмосферу.

С точки зрения на современный уровень засоренности околоземного пространства,

следует применить концепции прямой и непрямой защиты. Защита от частиц

размером 0,1-1 см может осуществляться за счет применения экранных конструкций.

Защита от частиц размером более 1см может осуществляться за счет принятия

специальных мер при проектировании КА, заключающихся в расположении

жизненно важных систем в так называемых мертвых зонах относительно

направления удара потоком мусора. Что касается экранных конструкций, то они

бывают разного типа: это и простые одношаровые выносные экраны,

размещающиеся перед корпусом аппарата, и сложные многошаровые конструкции

из металла и керамики. Также ориентируя определенным образом космический

корабль, космонавты могут использовать его в качестве экранной защиты. Такая

практика уже применялась на орбитальной станции «Мир». Для кораблей «Шаттл»

орбитальная степень ориентируется таким образом, чтоб его хвостовая часть была

повернута в направление движения. Работы в космосе происходят таким образом,

чтоб космонавты были защищены корпусом станции.

Одной из важнейших мер по уменьшению засоренности является информирования

об опасностях, связанных с загрязненностью космического пространства и о

docsity.com

многочисленных источниках образования космического мусора. Экономически

оправданным является применения мер по уменьшению загрязнения на ранних

стадиях конструирования КА. С использованием долгосрочных имитационных

моделей космической среды ведется работа для оправдания эффективности разных

сценариев и затрат связанных с их использованием. Исследования позволяют

оценить, какое влияние оказывает разного рода практика в этой области. Также

проблема столкновений и взрывов связана с неконтролируемыми запусками

различных космических аппаратов. Для решения этой проблемы необходимо

установить контроль за материалами, технологиями производства и запуска

космических аппаратов. Во избежание столкновений КА, что является основой

появления крупных частей мусора, целесообразно ввести прогнозируемые расчеты

для установления безопасных стартовых окон, исключающих пересечение

траектории полета КА с пилотируемыми кораблями, находящимися на орбите.

В короткосрочной перспективе наибольшую пользу может принести исключение

случайных взрывов КА. Эффективной мерой предотвращения таких разрушений

является пассивация аппаратов в конце программы полета. В долгосрочной

перспективе при отсутствии мероприятий по уменьшению засоренности из-за

нагромождения объектов на орбите может значительно возрасти опасность для

проведения космических операций в области, как низкой, так и высокой

околоземной орбиты. Мероприятия по снижению загрязненности и защиты космоса

могут влиять на конструкции КА, их стоимость и эксплуатацию. Экономически

выгоднее предвидеть и внедрить эти изменения на ранних этапах проектирования и

производства КА и ракетоносителей.

Хотелось бы добавить, что загрязненность космоса с каждым годом продолжает

расти, в связи с этим растет риск столкновений причиняющих повреждения КА.

Поскольку с помощью существующих технологий тяжело решить задачу улучшения

состояния космической среды, разумным шагом по сохранению космического

пространства для будущих поколений в настоящее время есть принятие мер по

уменьшению загрязненности.

docsity.com

комментарии (0)
не были сделаны комментарии
Напиши ваш первый комментарий
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
Docsity не оптимизирован для браузера, который вы используете. Войдите с помощью Google Chrome, Firefox, Internet Explorer 9+ или Safari! Скачать Google Chrome