Глобальные проблемы современности

Известно, что крупные объекты сгорают не полностью, их фрагменты достигают поверхности Земли. Таким образом, прекращение существования крупных космических аппаратов представляет серьезную 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.

Спутник "ARGOS" должен проработать на орбите около трех лет.

Гидрометеорология.

Более половины поверхности планеты остается "белым пятном" для наземных средств метеорологии. Спутники обеспечивают получение данных в глобальном масштабе. В нашей стране метеорологическая космическая система функционирует с 1967 г. в составе 2-3 космических аппаратов типа "Метеор" на средневысотной (900-1200 км) орбите. В настоящее время завершены работы по разработке геостационарного КА гидрометеорологического назначения "Электро", с 1994 г. проводятся его летные испытания.

С помощью метеорологических спутников решаются задачи:

- краткосрочного и долгосрочного прогнозирования погоды;

- контроля опасных погодных явлений (ливней, циклонов, тайфунов, ураганов и др.) и предупреждения об их приближении;

- контроля климатообразующих факторов и мониторинга глобальных изменений, происходящих на Земле;

- контроля радиоционной и геофизической обстановки в околоземном космическом пространстве в интересах безопасности полетов, устойчивой радиосвязи, здоровья людей.

По результатам наблюдений с метеоспутников определяются необходимые для прогноза погоды и выполнения ряда программ исследования Земли параметры (распределение облачности, вертикальные профили температуры и влажности, распределение и общее содержание озона, плотности потоков ионизирующих излучений и др.), характеризующие состояние атмосферы и подстилающей поверхности. Космическая гидрометеорологическая информация позволяет сократить убытки в хозяйственной деятельности за счет повышения достоверности прогнозов погоды и уменьшить количество жертв и материальный ущерб от опасных погодных явлений за счет своевременного предупреждения об их приближении.

Программа научно-технических исследований по созданию системы защиты Земли от столкновений с опасными космическими объектами.

В последние годы у мировой общественности и в научных кругах проявляется значительный интерес к проблеме предотвращения столкновений с Землей крупных космических тел (астероидов, комет). Подобные столкновения могут привести как к локальным катастрофическим явлениям, так и к глобальной катастрофе. Падение на Землю метеорита типа Тунгусского, при современной насыщенности мира опасными производствами, может привести к материальным потерям на миллиарды долларов. Столкновение с астероидами более крупных размеров - диаметром порядка 1 км - угрожает существованию цивилизации в целом. По существующим в настоящее время оценкам, несмотря на малую вероятность падения астероидов на Землю, вероятность риска гибели индивидуума в результате столкновения сравнима с вероятностью гибели в авиакатастрофе, от землетрясения или урагана. Все это выдвигает проблему защиты Земли от подобных столкновений в ряд актуальных для современного мира.

Создание системы защиты Земли (СЗЗ) от столкновения с опасными космическими объектами (ОКО) приведет к решению целого ряда дополнительных задач:

- в результате исследований будет получен уникальный объем научной информации об астероидах - важнейших объектах Солнечной системы, имеющих большое значение для космического будущего человечества, будет накоплен уникальный опыт мирного интернационального сотрудничества в области, имеющей непосредственное отношение к военным технологиям;

- впервые в истории человеческого общества большие финансовые и материальные средства будут сосредоточены не на решении военных задач, а на решении мирной проблемы, имеющей общемировое значение;

- полученные в ходе реализации столь крупного проекта технические решения будут способствовать сохранению и дальнейшему прогрессу цивилизации.

При взаимодействии астероидов и комет с атмосферой Земли происходит образование воздушной ударной волны. Температура на фронте волны столь высока, что с его поверхности излучается тепловой поток большой мощности. В результате взаимодействия астероида или кометы с атмосферой происходит его разрушение на отдельные фрагменты и абляция этих фрагментов. При небольших размерах ОКО происходит полное сгорание ОКО или его фрагментов в верхних слоях атмосферы. Начиная с некоторых минимальных размеров ОКО и в зависимости от типа ОКО и скорости соударения, разрушение происходит вблизи поверхности Земли и имеет характер взрыва. При этом возможны существенные разрушения на поверхности Земли и образование крупномасштабных пожаров. При еще больших размерах фрагменты ОКО достигают поверхности Земли и производят удар по ней. В результате образуется кратер, масса грунта выбрасывается в атмосферу, приводя к ее запылению, в результате чего возможны долговременные или даже катастрофические изменения климата.

При ударе о грунт возникает мощная сейсмическая волна, при ударе о воду возможно образование цунами.

Столкновение с очень крупным метеорным телом может привести к полной гибели цивилизации на Земле. Большое число химических заводов, атомных электростанций и других объектов, разрушение которых приведет к региональной катастрофе. В связи с этим все большее внимание уделяется изучению падения тел "средних размеров". Такие тела падают на Землю не часто - примерно один раз в 100 - 300 лет.

Собственно для перехвата ОКО необходимо доставить средства воздействия к его поверхности. В качестве средств доставки могут использоваться существующие либо специально созданные ракетно-космические системы. В зависимости от типа средств воздействия и их габаритно-массовых характеристик требования к средствам доставки могут превысить достигнутые в существующих ракетных системах параметры. Это приводит к необходимости рассмотрения перспективных систем, в частности, перспективных двигательных установок - ядерных, электроядерных и т.п.

Сближение и взаимодействие с ОКО может происходить на скоростях, существенно превышающих скорости, типичные для военных систем. При этом возникает задача создания надежной автоматики, обеспечивающей наведение, сближение и заданный режим воздействия на ОКО.

Собственно воздействие на ОКО может быть произведено с помощью ядерного взрыва вблизи его поверхности, кинетического удара о поверхность ОКО большой массы, либо воздействием излучений от мощных источников энергии, например, лазерного излучения. Под действием взрыва (удара) часть вещества ОКО испаряется. В результате разлета испаренного вещества в теле ОКО распространяется ударная волна. Это приводит к выбросу вещества с поверхности ОКО и разрушению (дроблению) самого ОКО или его части. При этом возможно два варианта результата воздействия:

- изменение траектории ОКО под действием импульса, уносимого выброшенным веществом ОКО (мягкое воздействие);

- дробление ОКО на фрагменты, которые по мере сближения с Землей расходятся в пространстве и сгорают в верхних слоях атмосферы (сильное воздействие).

В зависимости от высоты взрыва над поверхностью ОКО меняется степень воздействия. При заглубленном взрыве в теле ОКО достигается максимальное для данной мощности воздействие. Таким образом, возникают задачи:

- определения импульса, уносимого веществом ОКО, при взрывах (ударах) различной мощности (массы и скорости);

- определения степени и характера разрушения ОКО при взрывах (ударах) различной мощности (массы и скорости);

- рассмотрения способов заглубления ядерных взрывных устройств в тело ОКО.

При создании СЗЗ необходимо также учитывать возможные экологические последствия, которые возникнут как в результате производства и отработки элементов системы, так и при ее функционировании.

10. Освоение космоса. Освоение Луны

Масштабной задачей индустриализации космоса является разработка в перспективе природных ресурсов Луны. Исследования лунного грунта с помощью автоматических и пилотируемых аппаратов показали, что недра Луны богаты железом, алюминием, марганцем, хромом, титаном и другими редкими металлами. На Луне достаточно кислорода, содержащегося в связанном виде окислах металлов и кремния. Специфические условия на лунной поверхности (вакуум, небольшая сила тяжести) позволяют организовать на базе радикально новой технологии производство различных металлов, ситаллов и специальных стекол, порошковых строительных материалов.

Продукция лунного комплекса на 90% обеспечит потребности в материалах, необходимых для строительства околоземных спутниковых солнечных электростанций. При этом энергоемкость доставки грузов с поверхности Луны в космос значительно меньше, чем с Земли, - ведь скорости освобождения для Луны и Земли различаются в 5 раз (соответственно 2,36 и 11,2 км/с), к тому же на Луне отсутствует атмосфера.

Промышленное освоение Луны - задача дальней перспективы. А пока обсуждается вопрос о возможности создания на Луне в начале XXI веке постоянной исследовательской базы, подобной станции в Антарктиде. Для транспортного обеспечения лунного форпоста потребуется применение тяжелого носителя. Специалисты считают целесообразным вести работы по этой программе при широком международном сотрудничестве.

Современные химические двигатели неэффективны для полетов к дальним планетам нашей Солнечной системы. В будущем предполагается использовать космические корабли с ядерными и термоядерными двигателями. Ядерные двигатели работают за счет энергии, полученной в результате взрывов большого числа ядерных зарядов сравнительно малой мощности или более эффективных термоядерных зарядов.

Недостаток этого двигателя - засорение пространства радиоактивными осколками, образующимися при ядерном взрыве. Вот почему их использование предполагается для полетов вдали от Земли и оживленных космических трасс.

Идея термоядерного двигателя заключена в использовании для термоядерного синтеза водорода, который захватывается из межпланетной среды вместе с потоком частиц, разгоняемых в двигателе.

Скорости термоядерных двигателей (1000 км/с) сделают доступными для пилотируемых полетов даже самые дальние планеты Солнечной системы

Существуют и другие проекты, например, передача энергии к космическому кораблю по лазерному лучу.

Проекты галактических кораблей.

Для полета к ближайшей от нас звезде на базе известных и перспективных двигателей должны использоваться корабли массой 1000 т, потребление топлива составит 37*1011 т для химического двигателя, 38*104 т для ядерного двигателя, 48*103 т для термоядерного двигателя, 2*102 т для фотонного двигателя. Чтобы представить, как велика энергия, необходимая для такого полета, достаточно отметить, что за последние 20 столетий человечество израсходовало столько энергии, сколько можно получить при аннигиляции 100 т антивещества, т. е. половину запасов топлива, которое потребовалось бы для пилотируемого полета к Проксима Центавра.

Имеются предложения об использовании в космических кораблях для межзвездных полетов лазерных прямоточных двигателей с подводом к ним энергии на начальном участке разгона по лазерному лучу от электростанций с околосолнечных промежуточных орбит. Эти двигатели обеспечат разгон корабля до скорости, близкой к световой, с одновременным сбором дейтерия при разгоне для работы пульсирующего термоядерного двигателя. Оценка массы подобной космического корабля весьма приблизительна. В качестве первой прикидки называют величину стартовой массы порядка 8000 т, а величину накопленной в ходе полета массы вещества 12 000 т при мощности лазерного луча, равной 3,5*108 МВт. В этом случае размеры орбитальных солнечных батарей для питания лазера (без учета потерь) превысят 500*500 км, а диаметр входа прямоточной двигательной установки на ТКС составит около 650 км.

Таким образом, даже при самых смелых технических прогнозах, проекты межзвездных кораблей еще очень и очень далеки от практической реализации.

Повысить энергетику двигателя можно за счет перехода к реакции аннигиляции водорода и антиводорода, при которой выделяется примерно в 1000 раз больше энергии, чем при синтезе водорода. Если направить образующееся при аннигиляции излучение в одну сторону пучком, подобно струе из сопла реактивного двигателя, то получим так называемый фотонный двигатель со скоростью истечения рабочего вещества, близкой к скорости света.

Возможность создания космического корабля на базе фотонной ракеты - дело очень отдаленного будущего. Это направление развития двигателей зависит от успехов фундаментальных и прикладных исследований по термоядерному синтезу, высокотемпературной сверхпроводимости, теории элементарных частиц, методов получения и хранения антивещества и т. п.

11. Демографические проблемы

Отсталость - результат пересечения, теснейшего взаимодействия всех глобальных проблем, и чем глубже мы проникаем в смысл сложившейся к настоящему моменту ситуации, тем более отчетливо осознаем, насколько трудно найти разумный, реальный выход из критического положения. Начнем с демографической характеристики развивающихся стран.

Доля населения развивающихся стран. В общей численности населения планеты 1950 год 2/3 1975 год 3/42000 год 4/5 середина XXI 9/10 (прогноз) Эти цифры очень тревожны! Они свидетельствуют о явно неблагополучном положении дел в современном мире. Подавляющее большинство населения развивающихся стран не имеют нормальных условий жизни. Экономика развивающихся стран сильно отстает от уровня производства развитых стран, и сократить разрыв пока не удается. Очень тяжелая ситуация в сельском хозяйстве. Надои молока от коровы в 6,3 раза меньше, а урожайность зерновых в 2 раза ниже чем в развитых странах. Остра и жилищная проблема: население развивающихся стран живут фактически в антисанитарных условиях, 250 млн. человек живет в трущобах, 1,5 млрд. человек лишены элементарной медицинской помощи. Около 2 млрд. людей не имеют возможности пользоваться безопасной для здоровья водой.

От недоедания страдает свыше 500 млн. человек, а от голода ежегодно умирает 30-40 миллионов. Но что же мешает развивающимся странам преодолевать их отсталость? Причин на это несколько. Прежде всего следует иметь в виду, что это - аграрные страны. На их долю приходится свыше 90% сельского населения мира, но как это ни парадоксально, они не в состоянии прокормить даже себя, поскольку рост населения в них превышает прирост производства продовольствия.

Другая причина - необходимость осваивать новые технологии, развивать промышленность, сферу услуг, требует участия в мировой торговле. Однако она деформирует экономику этих стран. Еще одна причина отставания развивающихся стран - использование традиционных источников энергии (физической силы животных, сжигание древесины, и различного рода органики), которые ввиду их низкой эффективности, не позволяют существенно повысить производительность труда в промышленности, на транспорте, в сфере услуг, в сельском хозяйстве.

Мешает преодолению развивающимися странами их отставания от развитых и такая причина, как полная зависимость от мирового рынка и его конъюнктуры. Мы уже приводили примеры с продовольствием, но то же самое можно сказать и о нефти. Даже несмотря на то что некоторые из этих стран обладают огромными запасами нефти, они не в состоянии полностью контролировать положение дел на мировом нефтяном рынке и регулировать ситуацию в свою пользу. Быстро растет долг развивающихся стран развитым, который также служит препятствием на пути преодоления их отсталости.

Сегодня развитие производительных сил и социально-культурной среды общества невозможно без повышения уровня образования всего народа, без овладения современными достижениями науки и техники. Однако необходимое внимание к ним требует крупных затрат и, конечно, предполагает наличие педагогических и научно-технических кадров. Развивающиеся страны в условиях бедности не могут должным образом решать эти проблемы.

Все большое число людей в мире осознает, что проблемы развивающихся государств, стремительно выходит на авансцену истории. Судьба этих стран, как теперь становится очевидным, касается не только их самих. И дело не просто в нашем сострадании, в невозможности не сопереживать их тяготы, в трудности смириться с вопиющей социальной несправедливостью. Устранение отставания развивающихся стран необходимо всем, в том числе и самим развитым странам. Оно во многом и, пожалуй, даже в главном определяет судьбу человечества.

Список используемой литературы

1. Глобальные проблемы и общечеловеческие ценности / под ред. Л.И. Василенко, В.Е. Ермолаева. М.: Прогресс, 2010. 495 с.

2. Назаретян А.П. Двадцать первый век: гибель цивилизации, возврат к прошлому или небывалый прогресс? / А.П. Назаретян // Наука и религия. 2001. № 3. С.2-5.

3. Ришар Ж.-Ф. На переломе: Двадцать глобальных проблем - двадцать лет на их решение / Ж.-Ф. Ришар. М.: Ладомир, 2009. 240 с.

4. Новиков В.Е. Проблема нераспространения ядерного оружия на современном этапе / В.Е. Новиков. М.: РИСИ, 2007. 326 с.

5. Червов Н.Ф. Ядерный круговорот: что было, что будет… / Н.Ф. Червов. М.: Олма-Пресс, 2001. 382 с.

6. Сорохтин О.Г. Эволюция и прогноз изменений глобального климата Земли / О.Г. Сорохтин. М.: Институт компьютерных исследований, 2006. 87 с.

7. Герасимов Г. Наша седеющая планета / Г. Герасимов // Новое время. 2000. № 1. С. 34-36.

Размещено на Allbest.ru