Наука для всех простыми словами

Самый лучший сайт c познавательной информацией.

Человеческий след в космосе.

08.11.2017 в 03:52

Куда бы ни ступала нога человека, везде за собой мы оставляем след … след из мусора. К сожалению, даже космос оказался не исключением.

В чём заключается проблема?
Спутники, которые летают вокруг нашей планеты, имеют скорость примерно 8 км/с - это скорость в восемь раз больше скорости пули, выпущенной из огнестрельного оружия. Малейшая песчинка с такой скоростью в космосе имеет достаточно энергии, чтобы пробить и вывести из строя космический аппарат
. На скорости 10 км/с болтик массой в десять грамм эквивалентен разрыву противотанкового снаряда. Любой спутник или корабль на куски разорвёт. Поэтому проблема борьбы с космическим мусором стоит очень остро.


В фильме "Гравитация" как раз показано столкновение космического корабля с мусором. Поэтому на мкс включена в программу обслуживания слежка за орбитами космического мусора и в случае возможной встречи, орбита мкс изменяется, для предотвращения столкновений. Уже в этом году было десять операций по уклонению от космического мусора.
Сейчас, запуская ракету, нужно стараться, что бы она ни с чем не столкнулась на пути до орбит. Для этого, перед запуском космического аппарата на орбиту, выбирают специальные окна, чтобы орбита аппарата не пересеклась с космическим мусором. Причём продолжительность этих окон связанна только с теми обломками, которые нам известны, которые мы "Контролируем", а это около десяти тысяч тел на околоземных орбитах из примерно шестисот тысяч. Остальные настолько малы, что с помощью нашей техники невозможно определить их орбиты. Раньше о таком не приходилось беспокоиться.
Ученые считают, что скопившийся мусор может однажды привести к войне на земле. Обломки на орбите угрожают работе военных спутников, и доказать, что столкновение произошло случайно, будет довольно сложно. Эта проблема стала актуальной после того, как обломки китайского спутника в 2013 году столкнули с орбиты российский "Блиц", предназначенный для работы с международной системой лазерного зондирования.
И каждое такое столкновение порождает новый мусор, что увеличивает вероятность нового столкновения, а значит и шансы на начало цепной реакции. У этой реакции даже есть название - эффект кесслера. Коварство этого эффекта заключается в "Эффекте Домино": столкновение двух крупных объектов создаёт ещё больше мелких. И уже каждый из этих осколков способен столкнуться с другим мусором или космическим аппаратом, что вызовет "Цепную Реакцию" рождения всё новых обломков. При большом столкновении (например, при столкновении между космической станцией и спутником) количество осколков, возникших лавинообразно, может сделать околоземное пространство совершенно непригодным для полётов!
Как возникают эти обломки?
Запуски космических аппаратов, от которых отделяются многочисленные фрагменты, сопутствующие его запуску: болты, крышки, последняя ступень ракетоносителя. Время от времени отработанные ракеты взрываются или сталкиваются между собой, порождая множество крошечных фрагментов.
Почти треть всего космического мусора благодаря двум событиям появилась. Первое, по вине Китая, который проводилиспытания ракеты и намеренно сбил свой спутник, породив три тысячи обломков.
Второе событие произошло в 2009 году, когда столкнулись спутники Iridium 33 и космос - 2251. В результате чего образовалось облако осколков из двух тысяч обломков, которое в конечном итоге привело к угрозе столкновения с мкс. Только благодаря грузовому кораблю ека Georges Lema? tre удалось сменить опасную траекторию полета станции и избежать столкновения. Эти осколки могли принести огромный вред мкс и привести к человеческим жертвам.


Способы решения.
Следует запускать космические аппараты так, чтобы как можно меньше мусора оставалось на орбите. Так поступает Spacex, со своей многоразовой ступенью.
Когда космический спутник выходит из строя, его нужно уводить с орбиты, на которой работают другие спутники. Поэтому сейчас даже придумано понятие "Орбита Захоронения" - это область, куда весь космический мусор перемещают, если есть возможность, и там он доживает свой век. Она находится на 200 километров выше геостационарной орбиты. По оценкам Nasa количество отработавших спутников на ней превышает восемь тысяч. Это проблема международного масштаба, она обсуждается на встречах представителей космических агентств, но пока исследования космоса будут продолжаться с помощью ракет, так как другого способа нет.
Количество мусора постоянно растет и эту проблему нужно решать. В случае если мусор не убирать, он будет летать, пока не столкнётся с чем-нибудь или не сгорит в атмосфере. Но, это произойдёт не скоро - через тысячу лет, а может и через сто тысяч лет.
Количество мусора в космосе существенно выросло за последние десятилетия. Процесс загрязнения околоземной орбиты последние шестьдесят лет можно наблюдать на видео.


Решать проблему нужно в несколько этапов. Для начала следует создать более чувствительные телескопы, которые позволят наблюдать эти космические тела. Следующим этапом будет усиление защиты спутников и космических станций от ударов, и увеличение их манёвренности. Также нужно подумать о том, чтобы космического мусора не было вовсе.
Для уборки космического мусора предлагается масса способов: сети и гарпуны, космические воздушные шары, буксиры, перенаправления с земли лазерами, космические мусоровозы. Но мы не будем говорить о них, потому что они либо малоэффективные, либо очень затратные.
А вот новый проект учёных из японского исследовательского института Riken достаточно перспективный. Они предполагают использовать мощный лазер для того, чтобы сбивать мусор с орбиты.
Первым шагом к реализации этой идеи станет попытка установки на мкс двадцатисантиметрового телескопа и сто волоконного лазера. Луч лазера должен изменить траекторию полёта обломка, после чего он войдёт в атмосферу земли и сгорит в ней. Учёные утверждают, что точность такой системы будет очень высокой, что позволит сбивать объекты размером всего в один квадратный сантиметр!
Лишь в том случае, если эксперимент японцев удастся, на мкс будет установлена полноразмерная лазерная установка для уничтожения космического мусора. Её размеры будут больше экспериментальной: телескоп будет уже диаметром три метра, а лазер будет состоять из десяти тысяч волокон. С такой лазерной пушки можно будет сбивать мусор на расстоянии до ста километров от мкс.
В будущем, возможен вывод на орбиту отдельного космического аппарата, целью которого будет уборка космического мусора вокруг земли.
Какую опасность для земли космический мусор несет?
В случае если вы считаете, что космический мусор несет опасность только спутникам и космическим кораблям, то это не так. Небольшие объекты космического мусора попадают в плотные слои атмосферы практически ежедневно, а более крупные несколько раз в месяц. Самые большие объекты, находящиеся на низких околоземных орбитах, постепенно замедляются и через какое-то время входят в атмосферу. По данным Nasa, почти ежегодно некоторые фрагменты спутников и ракет достигают земли.


Кроме мусора, который оставил человек, существует достаточно много мелких тел вообще в солнечной системе. Когда в ночном небе сгорает "Падающая Звезда", вы как раз таки и видите эти мелкие тела. Таким образом, если космическое тело ещё больше, то происходит то, что произошло в Челябинске в 2013 году или в 1908 году в тунгусской тайге - это катастрофические явления. А если тела ещё больше, то можно вспомнить вымирание динозавров шестьдесят пять миллионов лет назад. Но могут быть и ещё более роковые последствия, когда разрушается вся кора планеты, как это видимо произошло на Венере - там вся планета состоит из сплошного лавового поля. А может быть и ещё страшнее, ведь у нас в солнечной системе между планетами марса и Юпитера существует пояс астероидов, которые, скорее всего, являются обломками разрушенной астероидом планеты.
Опасность эта очень серьёзная и сейчас её изучению уделяется огромное внимание на самых высоких уровнях международного сотрудничества. В частности, в оон есть специальная комиссия, которая этим занимается. В России существует группа по исследованию космических рисков в РАН.
Астрономическая точность высока: мы можем заглянуть очень далеко, измерить расстояние до планет, их массу, но этой точности для решения данной проблемы не хватает.
Сейчас прилагаются большие усилия по очистке замусоренного человечеством космоса. Будем надеяться, что в ближайшее время станет там гораздо чище. Надеемся, что когда люди закончат с очисткой космоса, они направят свои усилия на уборку и мусора на земле. А пока мусор не убрали, можно посмотреть онлайн визуализацию вращения 150 тысяч объектов вокруг земли.
1. компьютерная модель распределения космических объектов в космосе, согласно описанию Nasa, 95% из них являются мусором.
2. карта, отображающая каждый известный объект в космосе вокруг земли. На карте лишь крупные объекты. Мелких объектов (от 1 до 10 см) гораздо больше (от 150 000 до 500 000), а всего есть больше миллиона кусочков мусора больше 2 мм.
3. осколки от первого орбитального столкновения спутников - Iridium 33 и космос - 2251.
4. спутники и космический мусор разных стран.
5. одна из ступеней космической ракеты, упавшая в сельской местности США в 1990 году. 6. осколок взорвавшейся ракеты Falcon 9 найден у берегов Великобритании. 7. видео: сколько мусора и спутников вокруг земли. Space Debris 1957-2015.