Засорение космического пространства фрагментами ракетно-космической техники - Влияние пусков ракет космического назначения на экологию Земли

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, но являющиеся опасным фактором воздействия на функционирующие космические аппараты, особенно пилотируемые.Наблюдаемое распределение космического мусора в околоземном пространстве показано на рис. 1.

Рис. 1. Увеличение содержания мусора в околоземном космическом пространстве 1 - общее число объектов, включая не занесенные в официальные каталоги; 2 - общее число объектов, занесенных в каталоги; 3 - фрагменты космического мусора; 4 - космические аппараты; 5 - верхние ступени ракет; 6 - эксплуатационный мусор

По некоторым данным (по разным оценкам) в настоящее время в районе низких околоземных орбит (НОО) вплоть до высот около 2000 км находится от 5000 тонн (700 тыс. фрагментов) техногенных объектов ("свалки"). На основе статистических оценок делаются выводы, что общее число объектов подобного рода (поперечником более 1 см) достаточно неопределенно и может достигать сотни тысяч. Из них только порядка 10 % (около 9 тыс. объектов) обнаруживаются, отслеживаются и каталогизируются наземными радиолокационными и оптическими средствами и только около 6 % отслеживаемых объектов -- действующие. Около 22 % объектов прекратили функционирование, 17 % представляют собой отработанные верхние ступени и разгонные блоки ракет-носителей, и около 55 % -- отходы, технологические элементы, сопутствующие запускам, и обломки взрывов и фрагментации.

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

В настоящее время вокруг Земли уже имеются три слоя космического мусора:

    1. 300-400 км. от поверхности Земли; 2. 1500-1700 км. от поверхности; 3. 36000 км. от поверхности.

Современные оптические приборы "видят" примерно около 15% этого мусора. [3]

Несмотря на незначительные, на первый взгляд, размеры большинства фрагментов ракетно-космических систем, они представляют значительную опасность из-за космических скоростей при столкновении с космическими аппаратами. Так летящая в космосе частица диаметром около 0,5 мм может пробить современный космический скафандр космонавта, находящегося в открытом космосе.

Об интенсивности повреждения космических аппаратов "космическим мусором" свидетельствует такой пример: на возвращенном на Землю американском спутнике-платформе после шестилетнего пребывания в космосе было обнаружено около 500 выбоин от частиц искусственного происхождения.

Кроме опасности, создаваемой "космическим мусором" для космических аппаратов, существует возможность образования своеобразного "мусорного экрана" вокруг земной атмосферы, который может нарушить естественные процессы обмена веществом и энергией между Землей и Космосом. [2]

Засорение космическим мусором поверхности Земли и Мирового океана еще усугублено тем, что время существования этих фрагментов весьма растянуто. Есть уже и сейчас объекты, которые упадут на Землю в течение 100-300 лет. У низколетящих срок "жизни" намного меньше, и они, поэтому еще опаснее, что и требует скорейшего разрешения проблем очистки околоземного пространства.

Современные мощные ракеты-носители при выведении на орбиту полезной нагрузки массой в несколько десятков тонн расходуют топлива в 20---30 раз больше массы полезного груза. Например, стартовая масса американской ракеты "Сатурн-5" составляла 2900 т, тогда как ее полезный груз -- около 100 т. В результате при каждом пуске мощной ракеты выбрасывались в атмосферу сотни тонн продуктов горения.

За счет сжигания топлива разных видов на Земле в атмосферу сейчас ежегодно поступает более 20 млрд. т углекислого газа и свыше 700 млн. т других газообразных соединений и твердых частиц, в том числе около 150 млн. т сернистого газа. Последний, соединяясь с атмосферной влагой, образует серную кислоту, что может приводить к выпадению так называемых кислотных дождей, отрицательно влияющих на растительный и животный мир.

Ясно, что в глобальном масштабе выбросы в атмосферу, создаваемые при запуске в течение года даже большего количества мощных ракет, ничтожно малы по сравнению с промышленными выбросами.

Расчеты и опыт прекращения существования предыдущих космических станций существенно меньшей размерности указывают на невозможность экологически безопасного прекращения существования станции "МИР" (имеющей массу более 120 т) при планируемой ликвидации "затоплением": высок риск опасных последствий для наземных объектов при падении ее фрагментов.

Известно, что крупные объекты сгорают неполностью, их фрагменты достигают поверхности Земли. Таким образом, прекращение существования крупных космических аппаратов представляет серъезную и сложную экологическую проблему, поскольку:

    1) при их сгорании в атмосфере осуществляется ее загрязнение на больших высотах; 2) при выпадении несгоревших фрагментов на поверхность Земли возможно нанесение экологического ущерба (как напрямую. - пожар при падении в лес, так и косвенно, через поражение потенциально опасных техногенных объектов - химических предприятий, хранилищ топлива и т. п., а также возможное падение на крупные населенные пункты).

В конце февраля 1999 г. на орбиту вышел американский искусственный спутник "ARGOS" ("Advanced Research and Global Observation Satellite"), на который, в частности, возложена не совсем обычная задача: находящийся на его борту прибор SPADUS предназначен для измерения массы, скорости и определения траекторий космических частиц, размеры которых слишком малы для наблюдения наземными средствами. Этот прибор по заказу НАСА США был специально разработан в Чикагском университете под руководством Дж. Симпсона (J. Simpson).

Поступающие от спутника данные позволят ученым отличать космический "мусор", порожденный человеческой деятельностью, от естественной пыли, мелких обломков комет и других небесных объектов. Это будет эффективно способствовать созданию условий, безопасных для пилотируемых и непилотируемых полетов в околоземном пространстве. [6]

Похожие статьи




Засорение космического пространства фрагментами ракетно-космической техники - Влияние пусков ракет космического назначения на экологию Земли

Предыдущая | Следующая