Kosmoso tyrinėjimo procesas, praktiškai prasidėjęs XX amžiaus viduryje, dažniausiai pristatomas iš teigiamos pusės kaip naujas mokslo ir technologijų žinių raidos etapas. Tačiau jau po pirmojo palydovo paleidimo lygiagrečiai prasidėjo visiškai kitoks neigiamas procesas, susijęs su artimų Žemės orbitų užsikimšimu. Žmogaus sukeltos šiukšlės kosmose kelia daugybę grėsmių ir erdvėlaiviams, ir Žemei.
Kosminių šiukšlių š altiniai
Šiukšlės šiuo atveju reiškia žmogaus sukurtus darinius, kurie yra labai įvairūs, tačiau siejami su tiesiogine žmogaus veikla. Pavyzdžiui, natūraliai susidarę meteoroidai nekelia pavojaus, kitaip nei žmogaus sukurtos atliekos, kurios kelia grėsmę dėl ilgo buvimo žemoje Žemės orbitoje.
Taigi, iš kur kosmose atsiranda pavojingų šiukšlių? Didžioji dalis yrasusidaro palydovų paleidimo ir kitų transporto priemonių paleidimo į orbitą metu. Tokiuose procesuose būtinai dalyvauja lydintys pilotuojami arba automatiniai laivai, kurie palieka techninius objektus ir eksploatacines medžiagas. Pavojingiausias tokio pobūdžio taršos š altinis yra orbitoje esančių palydovų ir laivų sunaikinimas, dėl kurio erdvėje lieka nevaldoma orlaivių įranga ir konstrukcinės dalys. Patys savaime skeveldros po įrangos gedimų ar planuojamo atliekų išleidimo metu nekelia rimtos grėsmės. Tačiau ilgai kaupiantis, susidaro dideli objektai, dažnai turintys didelį radioaktyvų potencialą, todėl juos sunku sunaikinti.
Pavojingų šiukšlių susidarymo procesuose reikšmingą vaidmenį atlieka kosminių objektų nuolaužų „amžiaus“degradacijos poveikis agresyvioje aplinkoje. Tokias pat nuolaužų sankaupas neigiamai veikia kosminės dulkės, radiacija, ekstremalios temperatūros, deguonies oksidacija ir kt. Taigi tenka susidurti ne tik su susidūrimo grėsmę keliančiais fiziniais elementais, bet ir su nekontroliuojamomis ir sprogiomis medžiagomis, kurios padidina riziką. nelaimių.
Kosminių šiukšlių stebėjimas
Esami pavojai, susiję su kosminių šiukšlių buvimu, taip pat reikalauja nuolatinių arti Žemės esančių orbitų tyrimų. Specialūs prietaisai nuskaito dirbtines atliekas pagal keletą savybių, įskaitant dydį, masę, formą, greitį,trajektorija, kompozicija ir tt Priklausomai nuo atstumo nuo Žemės, naudojama tam tikra įranga. Pavyzdžiui, LEO sistemos žema Žemės orbita įprastai apima nuo 100 iki 2000 km atstumą. Šiame spektre veikia radijo inžinerijos, radarai, optiniai, optoelektroniniai, lazeriniai ir kiti kosminių šiukšlių stebėjimo įrenginiai. Tuo pačiu metu kuriami specialūs algoritmai, analizuojantys šiuose įrenginiuose gautą informaciją. Norint sujungti suskaidytų duomenų rinkinį, naudojami sudėtingi matematiniai skaičiavimo modeliai, kurie suteikia gana išsamų vaizdą apie tai, kas vyksta tam tikroje stebėjimo srityje.
Nepaisant aukštųjų technologijų stebėjimo metodų naudojimo, vis dar kyla problemų sekant mažas, net kelių milimetrų, daleles. Tokius fragmentus tik iš dalies gali ištirti borto jutikliai, tačiau to nepakanka norint gauti išsamios informacijos, pavyzdžiui, apie objekto cheminę sudėtį. Viena iš tokių dalelių stebėjimo krypčių yra vadinamasis pasyvus matavimas. Vienu metu pagal šį principą buvo tiriami į Žemę grąžintos kosminės stoties Mir komponentai. Šios technologijos esmė – atviroje erdvėje registruoti tiriamų dalelių poveikį aparato paviršiui. Laboratorijose buvo analizuojami įvairių rūšių pažeidimai, kurie leido gauti papildomos informacijos apie kosmines šiukšles. Šiandien kosmonautų komandos dirba šiuo tyrimų keliu tiesiai orbitoje, tikrindamos veikiančių erdvėlaivių paviršius.
Šiukšlių pasiskirstymas netoli Žemės esančioje erdvėje
Išorinės erdvės stebėjimas rodo netolygų įvairių tipų šiukšlių pasiskirstymą orbitose. Didžiausi klasteriai stebimi žemos orbitos regione – ypač, palyginti su aukštomis orbitomis, tankio skirtumas gali būti tūkstantį kartų. Tuo pačiu metu yra ryšys tarp klasterių tankio ir dalelių dydžių. Vidutinio dydžio šiukšlių erdvinis tankis paprastai yra mažesnis aukštoje orbitoje nei žemoje orbitoje, palyginti su stambiagrūdžiais elementais.
Kosminių šiukšlių pasiskirstymo aplink Žemę ypatybes įtakoja daugybė veiksnių, tarp kurių yra ir kilmės ypatybės. Pavyzdžiui, maži fragmentai, susidarę sunaikinus stoties ar palydovų dalis, turi nestabilius greičio vektorius. Kalbant apie stambias šiukšles, dėl savo didelės dinamikos jos gali pasiekti didelį aukštį iki 20 000 km, taip pat pasklisti geostacionariame žiede. 2000 km lygyje pasiskirstymas yra netolygus, o tankio taškai ypač padidėja 1000 ir 1500 km. Beje, geostacionari orbita yra labiausiai užsikimšusi, jos srityje fiksuojama didelė šiukšlių dreifo tendencija.
Kosminių šiukšlių vystymosi tendencijos
Kosmoso mokslininkams labiau rūpi galimos, o ne esamos grėsmėsnuolaužų Žemės orbitose. Šiuo metu tyrimai rodo, kad taršos lygis per metus padidės 4-5%. Be to, erdvėlaivių paleidimų vaidmuo dar nėra patikimai įvertintas kalbant apie svetimkūnių populiacijos augimą įvairiose orbitose. Didelius objektus galima prognozuoti, tačiau, kaip jau minėta, ribota informacija apie mažas šiukšles net artimoje erdvėje neleidžia labai objektyviai kalbėti apie masinių šiukšlių ypatybes. Nepaisant to, mokslininkai daro dvi nedviprasmiškas išvadas apie mažas šiukšles:
- Smulkių dalelių, kurios susidaro dėl sunaikinimo, tūris nuolat didėja didėjant susidūrimų skaičiui. Tiek laboratorinėmis sąlygomis, tiek atliekant teorinius tyrimus buvo įrodyta, kad maži fragmentai sudaro didelę dalį elementų, kurie yra atskirti nuo sunaikinimo objektų.
- Labai mažos dalelės tų pačių susidūrimo produktų pavidalu yra jautresnės neigiamam išorinių jėgų poveikiui. Degradacijos poveikis, kai nuolaužos ilgą laiką yra agresyviomis sąlygomis, sumažina tikimybę, kad bus galima patikimai įvertinti tokių sankaupų ateitį.
Akivaizdu, kad šiukšlių radimo kosmose problemos tik pablogės, todėl reikia imtis atitinkamų priemonių. Tačiau net ir visiškai sustabdžius su kosmosu susijusius projektus, Žemės orbita ir toliau bus užsikimšusi dėl esamų taršos elementų susidūrimo su natūraliomis dalelėmis. Pagal inerciją šis procesas tęsis dar mažiausiai 100metų.
Kosmoso taršos poveikio tipai
Pavojingiausios neigiamos kosminių šiukšlių įtakos pasekmės yra šios:
- Ekologinė žala Žemei. Pats savaime technogeninių šiukšlių buvimas artimoje Žemės orbitoje reiškia ekologinio fono pasikeitimą ir pažeidžia pirminį aplinkos grynumą. Astronomų-stebėtojų teigimu, Žemės artimos erdvės skaidrumo mažinimo procesas jau vyksta, o tai paaiškina ir radijo įrangos veikimo trukdžius. Kalbant apie Žemę, galima pastebėti pavojų, kad gali nukristi komponentai su kuro medžiagomis, kurios užtikrina reaktyvinių variklių darbą.
- Į Žemę krenta nuolaužos. Net ir be radioaktyvaus poveikio žmogaus sukurtų atliekų kritimas iš artimo kosmoso gali sukelti katastrofiškų pasekmių. Iki šiol didžiausi nusileidę objektai turėjo ne daugiau kaip 100 tonų, tačiau tai nekėlė rimtos grėsmės planetai. Kita vertus, didėjant Žemės orbitos trukdymo intensyvumui, šis scenarijus taps vis niūresnis.
- Kosmoso susidūrimo pavojus. Nenuvertinkite kosminių šiukšlių žalos įrangai, naudojamai palaikyti skrydį. Tas pats didelių ir mažų dalelių poveikis gali sukelti didelių prietaisų veikimo sutrikimų, o didelės avarijos kelia pavojų brangių ambicingų projektų įgyvendinimo perspektyvoms.
Avarijų žalos įvertinimo sistemosšiukšlės
Visų pirma, jau nusistovėjusi praktika analizuoti poveikį erdvėlaivių paviršiui yra taikoma išorinį apžiūrą, kurią atlieka patys kosmonautai. Kaip minėta aukščiau, tokių tyrimų rezultatai gali būti toliau naudojami nustatant šiukšlių charakteristikas. Tačiau tiksliausią analitinę informaciją suteikia tik laboratoriniai tyrimai, kurių metu dirbtinai paveikiamos tikslinės medžiagos. Įrangos susidūrimo su šiukšlėmis erdvėje imitacija realizuojama itin didelio greičio smūgiais. Toliau kompiuteriniu ir skaitmeniniu modeliavimu apdorojami gauti duomenys, analizuojant pažeidimo charakteristikas ir smūgio į tikslinį objektą mechaniką. Tarp pagrindinių rodiklių yra tokios savybės kaip stiprumas, funkcionalumo išsaugojimas, atskirų komponentų ilgaamžiškumas, suskaidymo laipsnis ir kt.
Kosminių šiukšlių grėsmės lygio nustatymas
Net orbitinių stočių ir kosminių kompleksų projektavimo stadijose atsižvelgiama į susidūrimo su įvairių tipų šiukšlėmis galimybę. Optimaliam projektavimo patikimumui apskaičiuoti naudojami duomenys apie konkrečią aplinką, kurioje įrenginys bus naudojamas. Tuo pačiu metu vis dar didelė problema yra eksperimentinių ir analitinių grėsmių vertinimo metodų netikslumas. Kosmose esančias šiukšles galima ištirti tik laikantis tam tikrų prielaidų, todėl dizaineriams sunku tinkamai paruošti transporto priemones susidūrimams dideliu greičiu. DėlApytiksliui grėsmės įvertinimui naudojama bendrųjų kosminių šiukšlių srautų, su kuriais galima susidurti erdvėlaivio kelyje, sąvoka. Pateikiami kiti duomenys apie srauto tankį, greitį, atakos kampus ir numatomų smūgių skaičių.
Būdai, kaip sumažinti kosmose esančių šiukšlių keliamą grėsmę
Palyginti žemas kosminių šiukšlių stebėjimo ir apibūdinimo lygis, numatant, yra tik dalis problemos. Šiuo metu specialistai susiduria su daugybe klausimų, susijusių su žmogaus sukeltų atliekų neigiamo poveikio kosminėje erdvėje rizikos mažinimu. Šiandien svarstomos dvi šios problemos sprendimo kryptys. Pirma, tai yra bendras skrydžių mažinimas, taip pat technologinių procesų, dėl kurių užsikemša skirtingo lygio orbitos, sumažinimas. Antra, galime kalbėti apie transporto priemonių struktūrinį optimizavimą sumažinant dalių, kurios gali tapti kosminėmis šiukšlėmis, skaičių. Šiandien kosmoso valdymo sistemose ypatingas dėmesys skiriamas užterštumui radioaktyviosiomis medžiagomis. Tai susiję su variklio išmetamųjų dujų kiekio sumažinimu iki perėjimo prie iš esmės naujų degalų išteklių.
Kovos su šiukšlėmis artimiausioje erdvėje perspektyvos
Aktyvus darbas reguliuojant kosmoso veiklą pasauliniu lygiu suteikia pagrindo optimistiškai vertinti situacijos raidą ateityje. Kruopštus požiūris į orbitinės aplinkos švarą įtrauktas į didžiausių valstybių strateginių programų koncepcijas, kurios prisidedadidžiausias indėlis į kovą su šiukšlėmis kosmose. Mažų ir didelių dalelių valymas ir pašalinimas į daugiakampių orbitas yra viena iš pagrindinių kosmoso valymo nuo žmogaus sukeltos taršos sričių, tačiau kol kas nėra veiksmingų šios koncepcijos įgyvendinimo metodų. Tai technologiškai sudėtinga užduotis, todėl šiuo metu pagrindinis dėmesys vis dar skiriamas žmogaus veiklos erdvėje optimizavimo būdams.
Išvada
Vienas iš radikalių būdų išspręsti kosminių šiukšlių problemas – visiškai sustabdyti orbitinių stočių ir palydovų paleidimą, kol atsiras naujos ir pigesnės priemonės artimos Žemės aplinkai valyti. Tačiau ši kryptis taip pat yra utopinė dėl daugelio ekonominių ir technologinių priežasčių. Nepaisant to, yra prielaidų, kad situacija pasikeistų į gerąją pusę. Net ir pažvelgus kelis dešimtmečius atgal, galima pastebėti esminius paties žmogaus požiūrio į šią problemą pokyčius. Taigi, jei kosminės stoties „Mir“veikimo metu įprasta praktika buvo tiesioginis įgulos atliekų išleidimas, tai šiandien tai neįmanoma įsivaizduoti. Įvedamos vis griežtesnės taisyklės, reguliuojančios buvimo kosmose procesus. Tai liudija ir tarptautinės konvencijos, pagal kurias kosminėje veikloje dalyvaujančios šalys privalo laikytis neigiamo poveikio ekologinei situacijai artimoje žemėje mažinimo principų.
