VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Космический мусор - угроза человечеству
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность проекта: в результате запусков различных космических аппаратов в космосе накапливается огромное количество отработавших свой ресурс спутников, ракет, маневровых ступеней, различных защитных оболочек, отслоившихся частиц краски. Ученые считают, что если не заниматься решением проблемы, то через 100-200 лет развитие космической деятельности может прекратиться - вся околоземная орбита будет усыпана обломками техники.
Цель проекта: изучение проблемы засорения околоземного космического пространства «космическим мусором».
Задачи проекта:
узнать, что такое космический мусор и откуда он берется;
выяснить, какие проблемы уже доставил космический мусор человечеству;
изучить, какие методы борьбы с космическим мусором придумали ученые;
придумать, как еще можно бороться с космическим мусором и сделать макеты.
Основная часть
Космический мусор – это все искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые уже неисправны, не функционируют и никогда более не смогут служить никаким полезным целям.
По данным ученых, в околоземном пространстве, особенно на
низкой орбите, находится огромное количество мелкого мусора, в том числе:
более 23 000 бесполезных объектов диаметром свыше 10 см,
сотни тысяч фрагментов диаметром от 1 см до 10 см,
сотни миллионов частиц диаметром от 1 мм до 1 см,
количество более мелкого космического мусора исчисляется миллиардами.
Космический мусор предоставляет опасность для любого космического путешествия. Он нанесёт серьёзный ущерб, если столкнётся с действующим объектом или космическим аппаратом. Даже небольшая гайка в космосе может предоставлять смертельную опасность. Она движется с огромной скоростью и пробьёт любой предмет на своём пути.
Объекты космического мусора могут представлять прямую опасность для Земли — при их неконтролируемом сходе с орбиты, неполном сгорании при прохождении плотных слоев атмосферы Земли и выпадении обломков на населённые пункты. Хорошо, что большинство объектов сошедших с орбиты сгорают при входе в атмосферу и не достигают поверхности Земли.
Первый мусор в космосе – американский спутник. В 1958 году в космос был запущен спутник «Авангард-1». Американский спутник стал четвёртым по счету объектом, запущенным людьми. Он работал на солнечной энергии. «Авангард-1» – это не только один из старейших аппаратов, но также первый космический мусор, который появился на орбите Земли. После того как он завершил миссию, его так и не утилизировали. На протяжении 60 лет он движется вокруг Земли и подаёт признаки жизни. Специалисты НАСА определили, что после того, как пройдёт ещё 240 лет, он войдёт в слои атмосферы и сгорит.
29 марта 2006 года произошла авария спутника «Экспресс-АМ11»: в результате внешнего воздействия разгерметизирован жидкостный контур системы терморегулирования; космический аппарат получил значительный динамический импульс, потерял ориентацию в пространстве и начал неконтролируемое вращение. Причиной аварии стал «космический мусор».
В ноябре 2008 года при выходе в открытый космос американская астронавтка Хайдемари Стефанишин-Пайпер упустила сумку с инструментами. Люди долго ждали и вычисляли, куда же и кому же на голову упадет космический «молоток». К счастью рюкзак упал через год в районе Тихого океана и, по словам ученых, при прохождении слоев атмосферы сгорел не весь. Так что молоток, побывавший в космосе, ныне покоится где-то на дне океана.
10 февраля 2009 года на высоте около 790 километров над северной частью Сибири зафиксирован первый случай столкновения двух искусственных спутников в космосе. Спутник связи «Космос-2251», запущенный в 1993 году и выведенный из эксплуатации, столкнулся с американским спутником Иридиум-33 выведенным на орбиту в 1997 году. В результате этой аварии образовалось 600 обломков, пополнивших собой гигантскую орбитальную свалку.
Эффективных способов борьбы с космическим мусором человечество пока не разработало. Однако, так как угроза космического мусора реальна, предлагаются наиболее реалистичные варианты очистки околоземного пространства. Среди них можно выделить три основных метода борьбы: сбор, утилизацию и изменение траектории полёта.
1 января 2019 года вступил в силу Национальный стандарт России по борьбе с засорением космоса. Документом устанавливаются требования о том, что космическая техника должна быть сконструирована так, чтобы исключить образование космического мусора. Также вводятся требования по предотвращению аварий - взрывов топлива или столкновений с другой космической техникой.
На сегодняшний день существуют фантастические и нереализуемые идеи при уровне современной научной мысли. Среди них:
применение роботов, транспортирующих мусор с орбиты на поверхность Земли;
воздействие на мусор облака вольфрамовой пыли, что увеличит вес каждого объекта и заставит их сойти с орбиты;
запуск специального спутника, чьим предназначением будет отлов мусорных обломков;
гигантские металлические сети, «ловящие» разные ненужные космические отходы;
мощные лазерные установки, меняющие орбиту мусора ионными излучателями или попросту испаряющими его без следа.
Шамшидинов Эгам и Полетаев Влад решили разработать систему защиты станции от космического мусора. Они придумали оснастить станцию двумя видами спутников.
Эгам предложил использовать спутник, оснащенный сильным электромагнитом. Такой спутник может притягивать к себе все металлические части космического мусора. Спутник можно оснастить солнечными батареями для подзарядки.
Влад предложил использовать спутник оборудованный слоями вязкого вещества, похожего на пластилин, для того чтобы к нему мог приклеиваться весь оставшийся неметаллический мусор.
Таким образом, если поступит сигнал об опасности МКС, спутники могут вылететь навстречу космическому мусору и защитить станцию и космонавтов. Собрать его до приближения к станции, а затем сбросить свой опасный груз на более низкой орбите. При падении мусор сгорит в слоях атмосферы.
Крупенко Алексей придумал целый комплекс для борьбы с космическим мусором. В его состав входит шатл, оборудованный приспособлениями для сбора и утилизации мусора, путем переработки его в экологическое топливо. И платформа, которая обеспечивает взлет, посадку и обслуживание шатла. В перспективе он может быть установлен не только на планете Земля, но и на других планетах.
Заключение.
Существование космического мусора в околоземном пространстве несет за собой довольно серьезные и опасные последствия. Опасность заключается в их воздействии на функционирующие космические аппараты. Скорость полета «бесполезных» обломков достаточно велика и при столкновении с космическими аппаратами, имеется опасность повреждения и даже выхода из строя этих аппаратов.
Не исключена возможность негативного влияния космических обломков на Землю. При их сходе с орбиты, имеется опасность прохождения космического мусора через слои атмосферы и попадания на земную поверхность, в частности на населенные пункты.
Человечеству придётся разработать реально действующую модель уже в ближайшие десятилетия. Проблема засорения космического пространства мусором усиливается, и каждая из стран пытается найти свои варианты решения. Иначе в скором времени полеты в космос станут невозможны.
Список использованных источников.
TAdviser.ru – деловой портал [Электронный ресурс]. – Режим доступа:http://www.tadviser.ru/index.php/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D1%8F:%D0%9A%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BC%D1%83%D1%81%D0%BE%D1%80 , свободный (13.01.2020)
Документальные фильмы онлайн [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://dok-film.net/kosmicheskiy-musor-problema-zemlyan-2019.html, свободный – (13.01.2020).
Ежедневная научно-популярная хроника из мира высоких технологий [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://hi-news.ru/space/kak-ochistit-orbitu-ot-kosmicheskogo-musora.html, свободный (13.01.2020)
МИА «Россия сегодня». Новостной портал [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ria.ru/20190109/1549124989.html , свободный (13.01.2020)
Электронный журнал «Мир фантастики» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.mirf.ru/science/kosmicheskiy-musor , свободный (13.01.2020)