Освоение космоса - трудоёмкий и ресурсоёмкий процесс. С ним связано большое число наук, открытий и разработок, которые повсеместно используются в повседневной жизни. В первую очередь это развитие спутниковых технологий. Данные, полученные со спутниковых станций, используются различными учеными и агентствами, от нефтяников до географов и метеорологов. Так же спутники используются для высокоскоростной передачи информации на большие расстояния. С помощью спутников можно изучать удаленные области космоса. Космические разработки часто используются и во вне космических производств - автомобилестроении, самолетостроении. Совместные космические проекты способствуют развитию международных отношений, объединению научных сил. Всё это в целом открывает перед человеком безграничные возможности по использованию доступных ресурсов. Если бы не достижения, полученные в результате изучения космоса, научный прогресс нашего общества был бы намного медленнее. Однако есть и негативные стороны освоения космического пространства, оказывающие определенное влияние на экологическую обстановку Земли и окружающего её пространства.
Минусы освоения космоса
· ухудшение экологической ситуации на Земле (потребительское отношение к природе)
· изменение газового состава атмосферной оболочки Земли
· загрязнение околоземного пространства обломками спутников и ракетоносителей
· падение обломков и утилизация отходов и частей космических объектов на земле и в океане
· радиация
· изменение климата
Для того, чтобы оценить масштабы отрицательного влияния освоения космоса, мы должны говорить не только о мусоре в околоземном пространстве и озоновых дырах. Начать надо намного раньше, а именно с создания и запуска космических аппаратов, поскольку эти процессы являются очень ресурсо-, материало- и энергозатратными.
И первое, на что мы обратим внимание – это конструкция ракеты (ракетоносителя), а точнее материалы, из которых она сделана.
Как мы видим, металлов в ракетостроении используется достаточно много: алюминий, медь, железо и сталь, а также серебро, бериллий и титан. Но для того, чтобы каждый из них был применен в нужной отрасли, он должен пройти массу стадий предварительной «подготовки», которая начинается с момента извлечения руды из недр земли и продолжается до последнего производственного этапами на предприятии черной или цветной металлургии.
Безусловно, освоение космоса, а в частности ракетостроение, является только одним из множества потребителей продукции добывающей промышленности и металлургии, но ее вклад в загрязнение окружающей среды по средствам данных отраслей нельзя не учитывать.
Также еще одной важной составляющей, без которой невозможен запуск космического корабля – это топливо. Ракетные топлива — это вещества или смеси веществ, используемые в двигателях космических аппаратов для получения реактивной тяги и ускорения. Конструктивные особенности двигателей определяются различными видами топлива: химического (жидкого или твердого), физического, ядерного, электрореактивного. Согласно списку космических запусков за 2023год, чаще всего эксплуатировались следующие ракеты-носители
А также в России используются семейства ракета-носителей Союз-2. В качестве горючего всеми ступенями может использоваться топливо Т-1 или нафтил РГ-1, в качестве окислителя — жидкий кислород.
Анализ статистических данных позволяет оценить, какие виды ракетного топлива находили набольшее применение в период 2023-го года, а характеристики используемых компонентов ракетного топлива (далее — КРТ) позволяют сделать вывод об их преобладающе высокой токсичности.
Таблица 2 Сравнение токсичности наиболее часто используемых видов ракетного топлива (вставляем в презентацию данную таблицу тоже)
Также хочется отметить, что и метал, необходимый для конструирования РН, и большинство видов топлива являются конечными или промежуточными продуктами добывающей, нефтеперерабатывающей промышленности и металлургии, которые оказывают очень сильное негативное влияние на окружающую среду, а именно:
1. загрязнение атмосферного воздуха тяжелыми металлами, пылевыми частицами, токсичными соединениями, выделяющимися в результате производственных процессов;
2. загрязнение водных объектов в результате сброса неочищенных сточных вод;
3. образование кислотных дождей;
4. ухудшение здоровья работников;
Также топливо и продукты его горения сами по себе очень токсичны. Часть его распыляется в атмосфере и разносится на большие территории, проникает в почву, растворяется в воде, что приводит к болезням и гибели животных. Также такое ракетное горючее, как гептил, способно накапливаться в растениях и живых организмах, обладает сильным канцерогенным и мутагенным действием. Отравление может наступить через дыхательные пути или через кожу после контакта с водой или почвой. Вследствие этого для обеспечения безопасности населения необходимо отчуждение значительных территорий.
Последние современные исследования показали, как загрязнение воздуха при запуске ракет распространяется в атмосфере. Из-за циркуляции воздушных потоков рассеиваются парниковые газы (углекислый газ, водяной пар и оксиды азота) и их концентрация возвращается к "стандартному" уровню. Однако неизвестно, как долго концентрации остаются повышенными и какое влияние они могут оказать на температуру мезосферы.
Если говорить только о парниковых газах, то вклад ракетных запусков довольно незначителен: он составляет всего 1% от углеродного следа авиации, что само по себе составляет лишь 2,4% от ежегодных глобальных выбросов углерода, по данным Института изучения окружающей среды и энергетики.
Однако индустрия космических полетов растет, и количество запусков увеличивается с каждым годом, при этом влияние загрязнения атмосферы ракетами в настоящее время изучено недостаточно хорошо.
Космический мусор — это результат запуска людьми ракет и спутников в космос. При запуске ракет ускорители, обтекатели, промежуточные ступени и другие объекты остаются на орбите Земли. Срок жизни спутников ограничен и в итоге они перестают функционировать, превращаясь в обломки металла, плавающие в космосе. К примеру, срок эксплуатации низкоорбитальных спутников, как правило, не превышает 5-7,5 лет, а один аппарат способен охватить не более 6-7% территории Земли.
Количество отслеживаемых объектов на орбите Земли увеличивалось в течение последних нескольких десятилетий. Вот приблизительные данные:
Частично космический мусор появляется в результате столкновения спутников. При столкновении они могут разбиться на тысячи обломков, создавая новый мусор. К тому же США, Индия, Китай и Россия взрывали собственные спутники с помощью противоспутникового оружия — из-за этого тоже возникло множество новых обломков.
Сейчас самая большая угроза от космического мусора — это потенциальный ущерб действующим спутникам на орбите и МКС. При этом прогнозы о его возможном вреде для освоения космоса пока расходятся. Существует такое понятие как Синдром (эффект) Кесслера — это теоретический сценарий, при котором на земной орбите окажется слишком много космического мусора, что приведет к более частым столкновениям и появлению еще большего количества обломков. Следовательно вероятность будущих столкновений будет становиться все выше. В конечном итоге это приведет к тому, что орбита Земли станет непригодной для практического использования. Синдром Кесслера назван в честь ученого НАСА, Дональда Кесслера, который предложил эту идею в 1978 году.
Чтобы избежать столкновения, спутникам приходится уходить с траектории движения обломков. Ежегодно все спутники, включая МКС, большое количество маневров, чтобы избежать столкновений.
Некоторые исследователи считают, что после 2055 года космический мусор станет серьезной проблемой и сделает освоение космоса в будущем практически невозможным. По их мнению, количество обломков на низкой околоземной орбите вырастет настолько, что меры, направленные на их уменьшение, окажутся бесполезными.
Столкновения космического мусора с МКС
С 1999 года Международная космическая станция более 25 раз меняла направление движения, чтобы избежать столкновений с космическим мусором. Однако, это не помогло МКС остаться полностью невредимой. К 2019 году было зарегистрировано более 1 400 случаев столкновения МКС с метеороидами и космическим мусором. В результате пострадали солнечные батареи, иллюминаторы российского и американского сегментов, радиаторы и другие части станции. Несмотря на то, что большая часть космического мусора сгорает в атмосфере, обломки космических аппаратов неоднократно падали на поверхность Земли. Однако никакого значительно вреда они не принесли.
Первая миссия по утилизации космического мусора запланирована на 2025 год. ЕКА (Европейское космическое агентство) собирается запустить на орбиту аппарат, который уберет фрагмент обломка под названием Vespa. Согласно плану, четырехрукий аппарат приблизится к Vespa, захватит его и притянет обратно в атмосферу, где они оба сгорят. Эта миссия обойдется в 120 миллионов евро.
Еще один, более реалистичный и менее дорогостоящий способ по утилизации мусора — это не оставлять на орбите объекты, вышедшие из эксплуатации. Существуют международные принципы, предписанные Комитетом по координации космического мусора. К ним относятся:
1. Ограничение образования мусора при штатных операциях,
2. Сведение к минимуму возможности разрушений в ходе полетных операций,
3. Уменьшение вероятности случайного столкновения на орбите,
4. Избежание преднамеренного разрушения и других причиняющих вред действий,
5. Сведение к минимуму возможности разрушений после выполнения программы полета, вызываемых запасом энергии,
6. Ограничение длительного существования космических аппаратов и орбитальных ступеней ракет-носителей в районе низкой околоземной орбиты (НОО) после завершения их программы полета,
7. Ограничение длительного нахождения космических аппаратов и орбитальных ступеней ракет-носителей в районе геосинхронной орбиты (ГСО) после завершения их программы полета.
А подводя итоги всего выступления, хотелось бы сказать, что освоение космоса, как и любая деятельность человека, помимо положительных сторон имеет отрицательные, однако это не говорит о том, что мы полностью должны отказаться от использования спутников и подобных им аппаратов. Человечество уже просто не сможет перестроиться и жить без Интернета, мобильной связи и банального навигатора. Поэтому необходима разработка более совершенных технологий в области конструирования космических аппаратов, производства топлива и процесса запуска ракетоносителей, а также уменьшить количество мусора в околоземном пространстве, чтобы минимизировать вред, наносимый окружающей среде и сделать процесс исследования космоса более экологичным. Ведь изучая Вселенную и другие планеты, мы не должны забывать о своем собственном доме.
Минусы освоения космоса
· ухудшение экологической ситуации на Земле (потребительское отношение к природе)
· изменение газового состава атмосферной оболочки Земли
· загрязнение околоземного пространства обломками спутников и ракетоносителей
· падение обломков и утилизация отходов и частей космических объектов на земле и в океане
· радиация
· изменение климата
Для того, чтобы оценить масштабы отрицательного влияния освоения космоса, мы должны говорить не только о мусоре в околоземном пространстве и озоновых дырах. Начать надо намного раньше, а именно с создания и запуска космических аппаратов, поскольку эти процессы являются очень ресурсо-, материало- и энергозатратными.
И первое, на что мы обратим внимание – это конструкция ракеты (ракетоносителя), а точнее материалы, из которых она сделана.
Как мы видим, металлов в ракетостроении используется достаточно много: алюминий, медь, железо и сталь, а также серебро, бериллий и титан. Но для того, чтобы каждый из них был применен в нужной отрасли, он должен пройти массу стадий предварительной «подготовки», которая начинается с момента извлечения руды из недр земли и продолжается до последнего производственного этапами на предприятии черной или цветной металлургии.
Безусловно, освоение космоса, а в частности ракетостроение, является только одним из множества потребителей продукции добывающей промышленности и металлургии, но ее вклад в загрязнение окружающей среды по средствам данных отраслей нельзя не учитывать.
Также еще одной важной составляющей, без которой невозможен запуск космического корабля – это топливо. Ракетные топлива — это вещества или смеси веществ, используемые в двигателях космических аппаратов для получения реактивной тяги и ускорения. Конструктивные особенности двигателей определяются различными видами топлива: химического (жидкого или твердого), физического, ядерного, электрореактивного. Согласно списку космических запусков за 2023год, чаще всего эксплуатировались следующие ракеты-носители
А также в России используются семейства ракета-носителей Союз-2. В качестве горючего всеми ступенями может использоваться топливо Т-1 или нафтил РГ-1, в качестве окислителя — жидкий кислород.
Анализ статистических данных позволяет оценить, какие виды ракетного топлива находили набольшее применение в период 2023-го года, а характеристики используемых компонентов ракетного топлива (далее — КРТ) позволяют сделать вывод об их преобладающе высокой токсичности.
Таблица 2 Сравнение токсичности наиболее часто используемых видов ракетного топлива (вставляем в презентацию данную таблицу тоже)
Также хочется отметить, что и метал, необходимый для конструирования РН, и большинство видов топлива являются конечными или промежуточными продуктами добывающей, нефтеперерабатывающей промышленности и металлургии, которые оказывают очень сильное негативное влияние на окружающую среду, а именно:
1. загрязнение атмосферного воздуха тяжелыми металлами, пылевыми частицами, токсичными соединениями, выделяющимися в результате производственных процессов;
2. загрязнение водных объектов в результате сброса неочищенных сточных вод;
3. образование кислотных дождей;
4. ухудшение здоровья работников;
Также топливо и продукты его горения сами по себе очень токсичны. Часть его распыляется в атмосфере и разносится на большие территории, проникает в почву, растворяется в воде, что приводит к болезням и гибели животных. Также такое ракетное горючее, как гептил, способно накапливаться в растениях и живых организмах, обладает сильным канцерогенным и мутагенным действием. Отравление может наступить через дыхательные пути или через кожу после контакта с водой или почвой. Вследствие этого для обеспечения безопасности населения необходимо отчуждение значительных территорий.
Последние современные исследования показали, как загрязнение воздуха при запуске ракет распространяется в атмосфере. Из-за циркуляции воздушных потоков рассеиваются парниковые газы (углекислый газ, водяной пар и оксиды азота) и их концентрация возвращается к "стандартному" уровню. Однако неизвестно, как долго концентрации остаются повышенными и какое влияние они могут оказать на температуру мезосферы.
Если говорить только о парниковых газах, то вклад ракетных запусков довольно незначителен: он составляет всего 1% от углеродного следа авиации, что само по себе составляет лишь 2,4% от ежегодных глобальных выбросов углерода, по данным Института изучения окружающей среды и энергетики.
Однако индустрия космических полетов растет, и количество запусков увеличивается с каждым годом, при этом влияние загрязнения атмосферы ракетами в настоящее время изучено недостаточно хорошо.
Космический мусор — это результат запуска людьми ракет и спутников в космос. При запуске ракет ускорители, обтекатели, промежуточные ступени и другие объекты остаются на орбите Земли. Срок жизни спутников ограничен и в итоге они перестают функционировать, превращаясь в обломки металла, плавающие в космосе. К примеру, срок эксплуатации низкоорбитальных спутников, как правило, не превышает 5-7,5 лет, а один аппарат способен охватить не более 6-7% территории Земли.
Количество отслеживаемых объектов на орбите Земли увеличивалось в течение последних нескольких десятилетий. Вот приблизительные данные:
Частично космический мусор появляется в результате столкновения спутников. При столкновении они могут разбиться на тысячи обломков, создавая новый мусор. К тому же США, Индия, Китай и Россия взрывали собственные спутники с помощью противоспутникового оружия — из-за этого тоже возникло множество новых обломков.
Сейчас самая большая угроза от космического мусора — это потенциальный ущерб действующим спутникам на орбите и МКС. При этом прогнозы о его возможном вреде для освоения космоса пока расходятся. Существует такое понятие как Синдром (эффект) Кесслера — это теоретический сценарий, при котором на земной орбите окажется слишком много космического мусора, что приведет к более частым столкновениям и появлению еще большего количества обломков. Следовательно вероятность будущих столкновений будет становиться все выше. В конечном итоге это приведет к тому, что орбита Земли станет непригодной для практического использования. Синдром Кесслера назван в честь ученого НАСА, Дональда Кесслера, который предложил эту идею в 1978 году.
Чтобы избежать столкновения, спутникам приходится уходить с траектории движения обломков. Ежегодно все спутники, включая МКС, большое количество маневров, чтобы избежать столкновений.
Некоторые исследователи считают, что после 2055 года космический мусор станет серьезной проблемой и сделает освоение космоса в будущем практически невозможным. По их мнению, количество обломков на низкой околоземной орбите вырастет настолько, что меры, направленные на их уменьшение, окажутся бесполезными.
Столкновения космического мусора с МКС
С 1999 года Международная космическая станция более 25 раз меняла направление движения, чтобы избежать столкновений с космическим мусором. Однако, это не помогло МКС остаться полностью невредимой. К 2019 году было зарегистрировано более 1 400 случаев столкновения МКС с метеороидами и космическим мусором. В результате пострадали солнечные батареи, иллюминаторы российского и американского сегментов, радиаторы и другие части станции. Несмотря на то, что большая часть космического мусора сгорает в атмосфере, обломки космических аппаратов неоднократно падали на поверхность Земли. Однако никакого значительно вреда они не принесли.
Первая миссия по утилизации космического мусора запланирована на 2025 год. ЕКА (Европейское космическое агентство) собирается запустить на орбиту аппарат, который уберет фрагмент обломка под названием Vespa. Согласно плану, четырехрукий аппарат приблизится к Vespa, захватит его и притянет обратно в атмосферу, где они оба сгорят. Эта миссия обойдется в 120 миллионов евро.
Еще один, более реалистичный и менее дорогостоящий способ по утилизации мусора — это не оставлять на орбите объекты, вышедшие из эксплуатации. Существуют международные принципы, предписанные Комитетом по координации космического мусора. К ним относятся:
1. Ограничение образования мусора при штатных операциях,
2. Сведение к минимуму возможности разрушений в ходе полетных операций,
3. Уменьшение вероятности случайного столкновения на орбите,
4. Избежание преднамеренного разрушения и других причиняющих вред действий,
5. Сведение к минимуму возможности разрушений после выполнения программы полета, вызываемых запасом энергии,
6. Ограничение длительного существования космических аппаратов и орбитальных ступеней ракет-носителей в районе низкой околоземной орбиты (НОО) после завершения их программы полета,
7. Ограничение длительного нахождения космических аппаратов и орбитальных ступеней ракет-носителей в районе геосинхронной орбиты (ГСО) после завершения их программы полета.
А подводя итоги всего выступления, хотелось бы сказать, что освоение космоса, как и любая деятельность человека, помимо положительных сторон имеет отрицательные, однако это не говорит о том, что мы полностью должны отказаться от использования спутников и подобных им аппаратов. Человечество уже просто не сможет перестроиться и жить без Интернета, мобильной связи и банального навигатора. Поэтому необходима разработка более совершенных технологий в области конструирования космических аппаратов, производства топлива и процесса запуска ракетоносителей, а также уменьшить количество мусора в околоземном пространстве, чтобы минимизировать вред, наносимый окружающей среде и сделать процесс исследования космоса более экологичным. Ведь изучая Вселенную и другие планеты, мы не должны забывать о своем собственном доме.