Экология космоса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследовательская работа

Тема: «Экология космоса»

Выполнил: ученик 7 «А» класса средней школы № 38

Ким Никита

Научный руководитель: Кубышева Наталья Владимировна

г. Москва 2017 год

Аннотация

Рис.1

Введение

Главное достижение человечества - покорение космоса. Начало космической эры 4 октября 1957 г. запуском первого космического спутника в нашей стране.

Нет сомнения, что начало космической эры приносит огромную практическую пользу:

1. Исследование неизведанного космоса.

2. Изучение Земли, её биосферы из космоса.

3. Надежная спутниковая связь.

4. Точные прогнозы погоды. Многое другое.

Но освоение космоса несёт и реальную угрозу продолжающимся космическим полетам и экологии на Земле и пока в ближнем космосе:

1. Токсичность отходов при взлетах ракет. Траектория взлёта с космодрома Байконур проходит над Алтаем. Именно здесь приземляются самые токсичные отходы первых ступеней ракет с остатками топлива.

2. Падение обломков отработавшей своё космической техники, полностью несгоревших в высоких слоях атмосферы. Траекторию рассчитывают, чтобы приземление обломков не угрожало человечеству, но часто бывают сбои и тогда в СМИ нагнетается обстановка, что вызывает панику у населения. Например, затопление Российской станции "Мир".

3. Большое количество отработавших аппаратов продолжает оставаться в ближнем космосе, что представляет огромную угрозу для полётов. За время существования МКС несколько раз подвергалась угрозе столкновения с крупными космическими отходами. Специалисты ЦУП своевременно корректировали орбиту станции, чтобы избежать столкновения.

Актуальность.

Экологические проблемы - это не только земные проблемы, но и космические.

С начала космической эры состоялось более 4900 запусков -- более 6600 спутников выведено в космос. Из них 3600 сейчас остаются в космосе, и только 1000 функционирует нормально.

Среди объектов космического мусора находятся отработанные верхние ступени ракет, списанные или сломанные спутники, пусковые адаптеры, крышки от объективов и даже тонкие медные провода -- все, что сопровождает запуск ракеты.

Примерно 65% орбитального мусора произошло из-за столкновений на орбите. Известен случай столкновения в 2009 г. выведенного из эксплуатации спутника связи «Космос-2251» с американским спутником связи Иридиум. Скорость столкновения 11,7 км/с. Оба спутника были полностью разрушены и произвели более 2200 отслеживаемых фрагментов.

Цель исследования.

Изучить возможные варианты очистки орбиты Земли от космического мусора, чтобы обеспечить безопасность в ближнем космосе для космических полетов.

Задача исследования.

1. Ознакомиться с литературой по данной тематике.

2. Выбрать наиболее интересные и экономичные способы очистки космоса.

3. Проанализировать работу основных космических держав в данном направлении.

Объект исследования. Космический мусор.

Предмет исследования. Способы уборки околоземной орбиты.

Методы исследования

Сбор информации из различных источников, сравнение, анализ и синтез, обобщение, опрос.

1. Немного статистики

Рис.2

Рис.3

токсичность орбитальный мусоровоз реактивный

Общее количество космического мусора, зафиксированное в каталоге составляет:

* 30 000 обломков больше 10 см в поперечнике

* 670 000 обломков больше 1 см

* 170 миллионов обломков больше 1 мм.

Весь этот мусор вращается вокруг Земли с огромной скоростью, и нет никакой атмосферы, об которую он мог замедлиться или сточиться.

Таким образом, если не принять меры сейчас, то через несколько десятков лет полеты в космос могут стать очень опасными, практически невозможными будут пилотируемые полеты.

Была поставлена задача: узнать, что знают об этом ученики моего класса и преподаватели. В анкете было всего 3 вопроса:

1. Что такое космический мусор?

2. Представляет ли он угрозу для полётов в космос? Актуальность вопроса.

3. Можно ли с ним бороться и какими способами?

Результаты опроса: Данные показали, что многие из опрошенных не знают о существовании космического мусора и проблем с ним связанных, о способах борьбы с ним никто из опрошенных не мог сказать ничего существенного.

Таблица 1

2. Перспективные способы очистки космического пространства

Ученые и инженеры предлагают разнообразные стратегии по активной уборке космического мусора, хорошие и не очень. Рассмотрим список наилучших кандидатов.

Рис.4

Невод и гарпун.

* Идея заключается в том, чтобы отправить в космос спутник, вооруженный сетью и гарпуном. Этот план недорого стоит, удобен.

* Подойдя ближе к космическому обломку, космический охотник захватит его сетью, гарпуном или щупальцем. Такие варианты разрабатывают европейские и японские ученые.

Рис.5

Рис.6

Космические воздушные шары.

Новый метод увода аппаратов-ветеранов с орбиты и их уничтожения предложили инженеры американской корпорации Global Aerospace. Проект получил название «Лёгкое как паутинка устройство понижения орбиты». шар диаметром 37 метров всего за год в состоянии увести зонд массой 1,2 тонны с начальной орбиты, условно принятой за 830 километров, и заставить его сгореть в атмосфере.

Рис. 7

Реактивный буксир.

Многоразовый космический аппарат-буксир (Россия) содержит корпус, приборный отсек с системой управления, двигательную установку, солнечные батареи, головку самонаведения, устройства дистанционного захвата КМ. Устройство дистанционного захвата КМ содержит космический гарпун с оперением, пороховым двигателем, тросом и кожухом, контейнер со съемной крышкой, стакан, 2-мостиковый пиропатрон, барабан с электроприводом. Изобретение позволяет дистанционно захватить КМ и изменить траекторию движения КМ независимо от геометрической формы и габаритного размера КМ.

Рис.8

Для более крупных объектов можно было бы использовать роботы, которые будут двигать спутники к повторному входу в атмосферу. Проект CleanSpaceOne от EPFL, например, включает спутниковый куб, который будет преследовать, захватывать и уничтожать космический мусор. Правда, стоимость будет непомерно высока -- порядка 200 миллионов долларов для каждой миссии.

Рис. 9

Солнечный парус.

Это устройство может использоваться на спутниках или на головных блоках ракет-носителей.

Идея использовать солнечный парус для снятия космического мусора с орбиты была изначально рождена двумя инженерами из европейской космической компании Astrium, а сейчас эта концепция поддерживается проектом Университета Суррея (Великобритания), который и занимается разработкой CubeSail.

Рис.10

Рис.11

Космический уборщик.

1. Российские учёные предлагают проект космического уборщика мусора на всех орбитах. В качестве космической платформы планируется использовать космический разгонный блок типа «Фрегат» с некоторыми незначительными доработками. Для механизмов, осуществляющих захват и закрепление мусора на борту уборщика, предлагается использовать современные разработки в робототехнике. Система предусматривает применение камер для распознавания объектов и программного обеспечения с элементами искусственного интеллекта. Космический мусор будет уводиться на более низкие орбиты, с которых через некоторое время попадёт в плотные слои атмосферы и сгорит.

Рис.12

Рис.13

Космический робот-уборщик может появится в 2018 году.

2. Новый российский проект - создание специализированного аппарата с ионными двигателями с противоположных сторон. Робот будет приближаться к ненужному космическому аппарату и включать двигатели на равную мощность с противоположных сторон. За счёт этого он, оставаясь на месте, сможет «сдувать» космический мусор с орбиты. Уже в 2018 года специалисты Центрального научно-исследовательского института машиностроения утвердят технические характеристики устройства для уборки космического мусора. Орбитальный аппарат будет запущен в 2020-м.

Космический мусоровоз.

Орбитальный мусоровоз, а вместе с ним и перерабатывающий завод. Дизайнер Вон Линг представил его так: «Это система, состоящая из коллектора, распылителя сети и пункта утилизации на околоземной орбите. Такой сборщик может работать на ядерной энергии и эффективных ракетах VASIMR.

Рис.14

3. Альтернативные решения - Профилактика

В российском обществе часто можно услышать «Чисто не там, где убирают, а там, где не мусорят». Поэтому необходимо:

1. Начать делать спутники и космические станции более прочными.

2. Усилить защиту от ударов (как космического мусора, так и метеорных тел).

3. Спутники также должны быть более маневренными.

Заключение

В работе рассмотрены наиболее простые и удобные способы утилизации космического мусора. Работа в этом направлении ведется всем мировым сообществом, т.к. проблема общая. И будут появляться новые идеи. Например, совсем недавно Лей Лан с коллегами из Университета Циньхуа в Пекине, Китай, предложили новое решение. Их идея заключается в том, чтобы построить двигатель, способный превращать собранный космический мусор в ракетное топливо, что даст возможность аппарату свободно двигаться и маневрировать в космосе практически бесконечно или, по меньшей мере, до тех пор, пока он не соберёт весь мусор.

Рис.15

Размещено на Allbest.ru