Екологія космосу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Черкаський національний університет імені богдана хмельницького

Навчально-науковий інститут економіки і права

Реферат

по предмету: Екологія

на тему: Екологія космоса

Виконала:

Шаповал Ірина Станіславівна

Черкаси - 2015

Зміст

Вступ

1. Забруднення космосу

2. Космічне сміття

3. Моніторинг навколоземного космічного простору

Висновки

Список використаної літератури

Вступ

Людству завжди було притаманне прагнення дати пояснення різним відхиленням погоди від «норми», а просто кажучи, від деяких середніх погодних умов, спостережуваних протягом дуже обмеженого в історичному масштабі відрізка часу.

Звичайно, що для подібних пояснень залучалися і залучаються деякі нові види людської діяльності, які масштабно входять у наше життя. Доречно згадати, що в минулому вельми невтішні вислови у зв'язку з можливим впливом на погоду лунали, наприклад, на адресу радіо. У всякому разі, відомо, що в 1928 р англійське акціонерне товариство «Радіопередача» було змушене звернутися до Англійського метеорологічного товариства з проханням «... спростувати впевненість серед широких кіл населення, що радіо викликає погіршення погоди, і зняти з радіопередач тяжке обвинувачення про причетність до дурної погоди нинішнього літа ».

У наші дні в натовпі людей, які поспішають по своїх справах під черговим дощем, можна почути сказане, скоріше, жартома, ніж всерйоз: "Знову супутник, напевно, запустили - погоду зіпсували". У цьому зв'язку відразу ж слід сказати, що штучні супутники Землі ніякого впливу на погоду не роблять. І якщо вже обговорювати космічні польоти у зв'язку з погодою, то передусім слід говорити про ту найціннішу метеорологічну інформацію, яку отримують за допомогою супутників і при роботі космонавтів на борту орбітальних станцій. Для нас стали звичними космічні знімки хмарного покриву, що показують по Центральному телебаченню у зв'язку з черговим прогнозом погоди. Не викликає подиву пряме звернення з телевізійної студії до космонавтів, працюючим на борту орбітальної станції, з питанням про ймовірність сонячної погоди в найближчі вихідні дні.

Треба сказати, що антропогенні впливи, пов'язані з впливом діяльності людини на погоду, клімат і в ширшій постановці на навколишнє природне середовище, в ряді випадків стають зараз порівнянними з планетарними масштабами природних процесів. Йде поступове забруднення Світового океану, порушується природний влагооборот, відбуваються, хоча поки і незначні, зміни у складі атмосфери, тощо.

Все це дає підставу говорити про те, що космічний простір поступово стане своєрідною частиною середовища проживання і діяльності людини, відбудеться розширення змісту поняття «навколишнє природне середовище» з включенням в це поняття навколоземного космічного простору.

Таким чином, вже зараз йде процес екологізації космосу, під яким розуміється «розширення сфери проживання людини, його взаємодії з природою до космічних масштабів, вихід сфери взаємодії суспільства і природи за межі планети, процес освоєння, «соціалізації Всесвіту».

З іншого боку, сама космічна техніка здатна також викликати певні обурення в навколишньому космічному середовищі. Це відбувається за рахунок надходження продуктів згоряння ракетного палива в атмосферу при запусках космічних апаратів, за рахунок викидів різних газоподібних, рідких і твердих речовин з космічних апаратів при їх функціонуванні на орбітах і при переміщенні в космічному просторі. Проте наявні дані показують, що в даний час сумарний вплив на атмосферу, пов'язане з космічною діяльністю людини, має значно меншого впливу, обумовленого його господарською діяльністю на Землі.

З метою вивчення проблеми антропогенних впливів на навколоземний космічний простір, пов'язаних з діяльністю людини як на Землі, так і в космосі, в 1976 р за рішенням КОСПАР (Комітет з космічних досліджень при Міжнародній раді наукових союзів) була створена комісія з розгляду подібних можливих шкідливих впливів на космічну середу. На конференції КОСПАР в 1979 р цією комісією були повідомлені основні напрямки проведених досліджень, а в 1982 р опубліковані деякі попередні результати досліджень з проблеми антропогенних впливів на навколоземний космічний простір.

1. Забруднення космосу

Основними видами антропогенного забруднення на навколоземний космічний простір є: викиди хімічних речовин, у результаті роботи реактивних двигунів; потепління; забруднення твердими фрагментами і космічним сміттям; електромагнітне випромінювання радіопередавальних систем; радіоактивне забруднення і жорстке випромінювання від ядерних енергетичних установок на супутниках.

У процесі роботи реактивних двигунів У навколоземному космічному просторі (ОКП) надходить величезна маса різних газоподібних хімічних продуктів. Сучасні ракети мають рідинні (російський « Протон ») і твердопаливні (американський « Шаттл ») двигуни. Основні продукти їх викиду - вода і діоксид вуглецю. Так було в результаті польоту однієї ракети « Протон », де до космосу надходить 100т води та більш 90 т СО2; для « Шатлла » ці дані відповідно - 470т води та 110 т вуглекислого газу.

На висоті 90 -100 км молекули води дисоціюють під впливом СФ- випромінювання, створюючи атомарний водень. Так « Шатлл » вносить 19т атомарного водню. Сучасні потужні ракети-носії при виведенні на орбіту корисного навантаження масою кілька десятків тонн витрачають палива на 20-30 разів більше маси корисного вантажу. Наприклад, стартова маса американської ракети “ Сатурн-5 ” становила 2900 т, тоді як його корисний вантаж - близько 100 т. Через війну при кожному пуску потужної ракети викидалися у повітря сотні тонн продуктів горіння. за рахунок спалювання палива різних видів Землі у повітря зараз щорічно надходить більш 20 млрд. т вуглекислого газу та понад 700 млн. т інших газоподібних сполук i твердих частинок, зокрема близько 150 млн. т сірчистого газу. Останній, з'єднуючись з атмосферної вологою, утворює сірчану кислоту, що небезпечно, він може спричинить випаданню кислотних дощів, які впливають на рослинний і тваринний світ.

Вже в 60-ті роки дослідники, що проводили спостереження іоносфери під час запусків потужних ракет-носіїв, зауважили незвичні явища в іоносфері: після запуску, іоносфера, начебто, зникає поблизу сліду ракети, та за годину-другу картина нормальної іоносфери відновлювалася. Прозвучало припущення, що гази, викинуті в іоносферу під час польоту ракети, “виштовхують” розріджену іоносферну плазму. У результаті у іоносфері утворюється область зі зниженою щільністю плазми - “діра”, котра вже після розпливання хмари газу знову затягується.

Поштовхом до подальшого дослідженню явищ в іоносфері, супроводжуючих запуски ракет-носіїв, стало виявлення з так званого “ Скайлеб-ефекта ”, який було виявлено під час запуску у травні 1973 р. потужної ракети-носія “ Сатурн-5 ”, випускаючи до космосу станцію “ Скайлеб ”. Двигуни ракети-носія працювали до висот 300-400 км, в F-області іоносфери, де міститься максимум іонізації іоносфери. Зіставлення ж даних із концентрації електронів в іоносфері під час запуску станції “Скайлеб” і поза добу того показало, що ця концентрація після запуску ракети-носія зменшилася на 50%, причому площа обурення на іоносфері за даними спостережень радіомаяків досягла приблизно 1 млн. кв. км. Так, частки аерозолю, викинуті двигунами ракет-носіїв, можуть існувати в стратосфері до року й більше, що може позначитися на тепловому балансі атмосфери. З іншого боку, такі продукти згоряння, як сполуки хлору, азоту NO та водню, є каталізаторами реакцій з участю молекул озону та його роль в отохімічному циклі озону велика, попри її, щодо малої концентрації в стратосфері.

Космічні апарати «Шатлл» і «Енергія» викидають також хлор - одна з головних руйнівників озону у верхній атмосфері. Хоча озоновий шар, захищає Землю від шкідливого впливу короткохвильового сонячного випромінювання, розташований висотах ~20-50 км, проблема освіти про "озонові діри" постійно згадується у зв'язку з запусками потужних ракет-носіїв. До нашого часу точаться суперечки між вченими про те, за які ж чинники найбільше сприяють руйнації озонного шару. При одиночному запуску «Енергії» максимальне зменшення відбувається після 24 дня й становить 1,5-1,7 % не більше вертикального стовпа діаметром 550 км. Що стосується залпового пуску 12 ракет величина параметра сягає 6,6%. У кінцевому підсумку усе веде до збільшенню глобальної проблеми - виснаження озонового шару Землі. Це негативно впливає на біосферу, особливо на живі організми, включаючи людину. За даними ВООЗ, зменшення стратосферного шару озону на 1% призводить до зростання онкологічних захворювань на 6 %. Серед інших антропогенних впливів на ОКП найважливішим є розігрів іоносфери внаслідок поглинання частини енергії електромагнітного випромінювання радіопередавальних систем. Тепловому забрудненню космосу сприяє також енергія сміття внаслідок високої швидкості руху його частинок, іноді досягається 40% теплової енергії верхньої атмосфери. Природнє радіовипромінювання на околиці Землі складається із джерел: атмосферних електричних перешкод, теплового радіо випромінювання Землі, космічного радіовипромінювання, радіовипромінювання Сонця і планет. Саме ці джерела визначали характеристики електромагнітного ефіру у період М. Фарадея. Однак на цей час земна цивілізація забезпечує значну частину радіовипромінювань в навколоземному просторі. Джерелами штучних радіовипромінювань, хоч і малої інтенсивності, є також супутники та інші космічні апарати, обертові навколо Землі. Елекромагнітний ефір в наші дні настільки насичений штучними радіовипромінюваннями, що Міжнародному союзу електрозв'язку довелося “впорядковувати”, суворо розподіляючи частотні діапазони між різними споживачами.

Отже, ми маємо справу зі своєрідним “електромагнітним забрудненням середовища” - у разі радіоефіру. Загальна схема процесів, що відбуваються при впливі потужного радіовипромінювання на іоносферу, така: електрони іоносферної плазми, прискорюючись електричним полем радіохвилі, набувають додаткову кінетичну енергію. Частину цієї енергії вони передають іонам і нейтральним частинкам у вигляді сутичок. У результаті відбувається збільшення середньої кінетичною енергії частинок плазми, інакше кажучи, відбувається нагрівання іоносферной плазми. Остання викликає зміну провідності плазми та інших параметрів. Радіоактивне забруднення навколоземного космічного простору ядерними установками на супутниках технічно не складе небезпеки даному середовищу. Проте неминуче осадження радіоактивних речовин з ближнього космосу приземне в атмосферу і далі на земну поверхню, тому є небезпечним довкіллю. Останнім часом ймовірність випадання радіонуклідів різко збільшилася у зв'язку зі збільшенням руйнації відпрацьованих ядерних установок на супутниках. Радіоактивне забруднення Землі фіксується також на падінні супутників з ядерними установками. Так було в 1969 року, коли невдалі запуски двох радянських зондів (Космос-300 , Космос - 305) закінчилися аварійним входом у повітря і розпиленням радіоактивних речовин. У 1970 року після аварії з кораблем «Аполлон-13» американські астронавти змушені були, при поверненні на Землю, скинути місячний відсік з атомним реактором.

2. Космічне сміття

Однією з головних проблем світової космонавтики стає забруднення навколоземного простору фрагментами космічних апаратів. За півстоліття космічної ери на навколоземних орбітах зібралося чимало сміття, кілька тисяч тонн. Це - "відходи" сукупної космічної діяльності людства. За даними чергового звіту НАСА, протягом першого кварталу 2009 року сміття на навколоземній орбіті серйозно збільшилося: число об'єктів штучного походження, відстежуваних фахівцями, зросла з 12743 до 13897 одиниць. Кількість частинок космічного сміття розміром від 1 до 10 див становить понад 200000, а число частинок менше 1 див перевищує мільйони. Кожна мусоринка небезпечна для роботи космічних апаратів. Середня швидкість взаємних зближень на низьких орбітах Землі - близько 20 км в секунду, отже грам сміття вдаряє з енергією хорошої гранати.. З'явилося зовсім нове поняття - космічне сміття. Воно об'єднує супутники, вичерпавші свої енергетичні ресурси, верхні щаблі ракет-носіїв, різні деталі, супутні запуски, й багато іншого, що ніколи не принесе ніякої користі людству, а цілком може залишитися практично навічно в навколоземному просторі. За 43 року космічної діяльності на різні навколоземні орбіти й у далекий космос було запущено більш 20 тис. об'єктів загальної масою понад 3 тис. т.

Першими на цю проблему антропогенного забруднення навколоземного космосу звернуло увагу Національне космічне агентство США (НАСА) і поставилося до неї дуже серйозно. Система контролю космічного простору США забезпечує інформацією урядові й інші установи, що дозволяє в цій системі активно розвиватися та вдосконалюватися, оснащуватися великими оптичними телескопами. Приміром, комплекс контролю над космосом на острові Мауі (Гаваї) має телескопи, діаметри дзеркал яких 1.2 і 1.6 м, з проникливою здатністю до 18-ї зоряної величини. Якось на зорі космічної ери несправні деталі було внесено просто викидати в кишеню, а порожні паливні баки ракет-носіїв - підривати. Але по тому як і в 1996-му році французький розвідувальний супутник «CERISE» ладу, у зв'язку осколком паливного бака французької ж ракети-носія «Аріан-5», космічні держави уклали угоду, який забороняє підривати паливні баки і щаблі ракет-носіїв. Набагато простіше ознайомитися з одним великим об'єктом, як з сотнями дрібних частинок і фрагментів. Аварії з'являються і через «перенаселення» деяких орбіт. У космосі немає міждержавних кордонів, тому довгий час космічні держави розміщали свої супутники там, де вважали за потрібне. Через війну місткості для «зручних» орбіт вже нині практично вичерпана. На низьких навколоземних орбітах, цебто в висотах до дві тисячі кілометрів, сьогодні перебувають кілька сотень активних і більше двох із половиною тисяч не діючих супутників, і чисельність цієї флотилії стрімко росте. Ще гірші справи на геостаціонарній орбіті, розташованої в розквіті близько 36-ти тисячі кілометрів. Її головна перевага у тому, що перебувають у ній супутники нерухомі щодо Землі. Це дозволяє мати спостереження, що забезпечуватиме надійний зв'язок біля неї, перевищує 90 відсотків земної поверхні.

Звіт НАСА виділив основних забруднювачів космосу. У першому місці - Росія (разом з державами СНД), котра має понад 5000 апаратів і різних уламків. США зайняли друге місце (4550 об'єктів). Трійку лідерів замикає Китай.

Приріст космічного мотлоху є серйозним протягом останніх двох років. На думку американської фахівців, його причиною стало лютневе зіткнення російського і журналістського, американського супутників зв'язку "Космос-2251" і "Iridium-33", після яких залишилося безліч уламків.

Космічне сміття сконцентроване здебільшого у висотах від 850 до 1500 км від поверхні Землі, але є багато його й на висотах польоту космічних кораблів і Міжнародної космічної станції (МКС). Торішнього серпня минулого року її Центр управління польотами провів маневр ухиляння МКС від сутички з фрагментом космічного сміття, а в жовтні відклав корекцію орбіти станції через небезпеки нового зіткнення. Щоб краще уявити, наскільки небезпеку представляє сміття для космічних кораблів та його пілотів, наведемо такі дані. Бронебійна куля без вибухівки має діаметр 1,2 сантиметри і довжину 10 сантиметрів і рухається зі швидкістю до 1,5 кілометрів на секунду. Аналогічні за величиною орбітальні частки штучного походження можуть мати справу з станцією зі швидкістю до 15 кілометрів на секунду, і це враховуючи, що її обшивка зовсім на броньована.

Еволюція "сміттєвого" оточення Землі може бути точно передбачено через постійно зростаючої кількості користувачів (включаючи комерційні запуски), появи нових технологій запусків малих супутників і "сузір'їв" комунікаційних супутників (типу "Ірідіум"), нарешті, невизначеності майбутніх вибухій й сутичок всіх таких об'єктів на орбітах.

Кількість й розміри фрагментів, що виникають унаслідок зіткнення двох об'єктів, залежить від різних чинників: маси зіштовхуваних об'єктів, їх швидкості та інші. Через величезну кількость, що у навколоземному просторі, частинок різного походження може бути мова про їх повний обсяг й постійне відстежування. Тому актуальними напрямами дослідження забруднення навколоземного простору є:

1) вдосконалення методики моделювання дрібних фрагментів космічного сміття на основі спеціальних експериментів й рішучого узгодження параметрів моделей з експериментальними даними;

2) вивчення загальних закономірностей процесу міграції речовини в Сонячну систему, джерел поповнення сімейства об'єктів, зближующих із Землею, виявлення і каталогізація таких об'єктів;

3) проведення спостережень представницьких вибірок об'єктів штучного й природничого походження, які населяють навколоземний простір, звертаючи особливу увагу на дослідження підірваних об'єктів;

4) здійснення по фотометричним даним вибіркового контролю над окремими об'єктами. Оскільки проблема «космічного сміття» зачіпає інтереси всіх країн, що у освоєнні космосу, його виконання потребує міжнародної правової основи та тісне співробітництво.

Для прийняття угод цій галузі важливо, щоб актуальність проблеми визнала вся світова спільнота. При досягнутому рівні засмічення навколоземних орбіт не можна допускати подальшого неконтрольованого розвитку. антропогенний навколоземний космос забруднення

3. Моніторинг навколоземного космічного прстору

Сьогодні експериментальна екологія навколоземного простору робить свої перші кроки, вона, безумовно, розвиватиметься й далі у зв'язку з її величезним значенням вивчення і прогнозу антропогенних явищ в навколоземному просторі, визначення “екологічних кордонів” дослідної й виробничої діяльності у навколоземному середовищі.

Найближче майбутнє дозволить уточнити предмет, методологію та принципи експериментальної екології навколоземного простору. Розглядаючи навколоземний космічний простір, як частину довкілля, доцільно поширити на екологію цього простору основні уявлення та концепції, хто був розвинений в екології біосфери. У основі екології природного довкілля лежать спостереження та контроль, чи, як сьогодні називають, моніторинг антропогенних змін стану довкілля.

Відповідно до уявленням про моніторинг природного довкілля, розвинених у роботі, найважливішими завданнями моніторингу є:

1) спостереження контроль стану природного довкілля з допомогою існуючих геофізичних служб;

2) оцінка якості природного довкілля з допомогою системи розроблених критеріїв антропогенних впливів і вироблення пріоритетів до ухвалення еколого-економічних і соціальних заходів із метою забезпечення раціонального природокористування;

3) розробка науково-обгрунтованого прогнозу антропогенних впливів на довкілля.

Моніторинг виходить з системи спостережень і місцевого контролю природного довкілля. Для контролю забруднення нашої країни створена і функціонує Загальнодержавна система спостережень й контролю над забрудненістю об'єктів природного довкілля (ОГСНК).

Для зростаючої ролі комплексного моніторингу природного довкілля грають дистанційні методи дослідження, спостереження і космічна техніки. У межах космічного моніторингу проводяться спостереження та контроль забруднень і антропогенних впливів на біосферу.

Космічний моніторинг має низку важливих переваг проти інших методів спостереження і забруднень природного довкілля, забезпечуючи високий рівень узагальнення даних із забруднення середовища, глобальне охоплення антропогенних ефектів, оперативність отримання щодо екологічної ситуації у різних галузях земної кулі. Космічний моніторинг істотно доповнює наземні, літакові і корабельні кошти спостережень і місцевий контроль довкілля та дозволяє об'єднати дані про стан довкілля з урахуванням інформації, отриманої з космосу.

Повертаючись до проблем екології навколоземного космічного простору, відзначимо, що доцільно для всього кола питань, що з контролем лише антропогенних впливів, вжити термін "моніторинг" навколоземного космічного простору. Цим підкреслюється відмінність цього терміна від визначення космічного моніторингу. За аналогією з розглянутими раніше проблемами моніторингу біосфери завдання моніторингу навколоземного космічного простору можна визначити так:

1) спостереження, контроль змін стану навколоземного простору внаслідок антропогенних впливів;

2) вироблення критеріїв антропогенних впливів цього простору і методів оцінки якості стану навколоземного середовища, як частини природного довкілля, розробка прогнозу можливих наслідків зростаючій антропогенного "навантаження" на навколоземний космічний простір.

Моніторинг навколоземного космічного простору повинен містити проведенні регулярних вимірів і спостережень найважливіших параметрів, характеризуючих "якість" навколоземного космічного середовища проживання і його зміни внаслідок антропогенних впливів.

Основою контролю навколоземного космічного середовища мають стати прямі і дистанційні виміри параметрів навколоземного космічного простору за допомогою апаратури, встановленої на космічних апаратах, бо тільки космічні кошти спостережень можуть забезпечити глобальний і оперативний контроль стану навколоземного середовища у природничих умовах і за антропогенних впливів. З використанням критеріїв антропогенних впливів можна буде влаштувати можливі діапазони антропогенних змін параметрів навколоземного простору. Сукупність цих критеріїв, що застосовуються визначенням “якості” навколоземного середовища як частини природного довкілля, разом із даними прогнозу антропогенних впливів на навколоземний космічний простір з'являться підвалинами еколого-економічних оцінок.

Висновок

Розглянуті вище різні антропогенні впливи на навколоземний космічний простір вивчені до теперішнього часу далеко не повністю, а їх ступінь небезпеки з точки зору впливу на біосферу і можливої зміни характеристик навколоземному космічному середовищу істотно різні.

Найбільш вивченою до теперішнього часу є проблема космічного сміття. Від успішного вирішення цієї проблеми залежить можливість подальшого розвитку космічної діяльності людства.

Додаткові теоретичні та експериментальні дослідження необхідні для розуміння механізмів утворення озонових дірок.

Слід вказати, що вже зараз приділяється дуже велика увага забезпеченню "екологічної чистоти" ракетно-космічної техніки.

Щодо електромагнітного забруднення навколоземного космічного простору можна відзначити, що воно не представляє поки значної загрози як для стану біосфери, так і для стану самому навколоземному середовищу.

У зв'язку зі згаданою можливістю виникнення не стійкостей в навколоземному космічному середовищі необхідно підкреслити, що завдання визначення гранично допустимих рівнів впливу на навколоземне середовище може бути головним завданням досліджень найближчих кількох років.

Це завдання є надзвичайно актуальним по відношенню до антропогенних впливів всіх видів, і від її якнайшвидшого вирішення залежать як подальший розвиток космічної діяльності людства, так і забезпечення існування сучасної цивілізації.

Список використаної літератури

1. Антропогенний чинник електромагнітного забруднення ближнього космосу / О.Р . Григорян, С.І. Климов, С. Кузнєцов, М.И . Панасюк // Інженер. екологія. -- 1996. -- № 4. -- З. 24--41;

2. Вронський В.А.Экология і навколишня среда.-М .: ИКЦ «Березень»; Ростов - на- Дону: Изд.центр « Март»,2008.-432с;

3. Забруднення від ракетно-космічної діяльності//Зеленый мир.-2003 .-№ 3-4-С.4-23;

4. Власов М. Н., Кричевський С.В. Екологічна небезпека космічної діяльності: Аналит . огляд / Відп. р ед. А.В. Яблоков . -- М.: Наука, 1999. -- 238 з. -- ( Сер .: Уроки ХХ століття). -- У надзаг .: Центр. экол . політики Росії;

5. Космічна екологія: вплив запусків твердопаливних ракет на забруднення довкілля / Ю.М . Журавльов, А.В. Замятін, И.Л . Козак та інших. // Інженер. екологія. -- 1999. -- № 3. -- З. 27--38;

6. Космічна екологія: моделювання радіаційної обстановки на борту космічних апаратів / А.А. Маклецов , В.М. Милеев , Л.С . Новиков, В.В. Синолиц // Інженер. екологія. -- 1997. -- № 1. -- З. 39--51;

7. Михайлов В.П. Ракетні і космічні забруднення: історія походження. -- М., 1999. -- 238 з. -- У надзаг .: Ин-т історії природознавства і техніки РАН;

8. Михайлов В.П. Екологія космосу (програма спецкурсу екологічного та технічної освіти) // Экол . системи та прилади. -- 1999. -- № 4. -- З. 56--60;

9. Новиков Л.С. Космічна екологія: взаємодія ракетно-космічної техніки з довкіллям // Інженер. екологія. -- 1999. -- № 3. -- З. 2--1-10;

10. Шийко Ц. Актуальні проблеми запобігання стримування засмічення навколоземного космічного простору // Экол . право. -- 1999. -- № 1.

Размещено на Allbest.ru