Kas yra kosminės šiukšlės?
Kosminės šiukšlės reiškia visus dirbtinius objektus ir juos
Kai kuriais atvejais dideli arba kurių sudėtyje yralaive esančios pavojingos (branduolinės, toksiškos ir kt.) medžiagos, kosminių šiukšlių objektai gali kelti tiesioginį pavojų Žemei - dėl savo nekontroliuojamos orbitos, nevisiško degimo einant per tankius Žemės atmosferos sluoksnius ir krentančių šiukšlių ant gyvenviečių. , pramonės objektai, transporto komunikacijos.
Žemės artimos erdvės užteršimo problemaKosmoso „kosminės šiukšlės“ kaip grynai teorinė koncepcija atsirado iš esmės iškart po pirmųjų dirbtinių Žemės palydovų paleidimo šeštojo dešimtmečio pabaigoje.
Jis gavo oficialų statusą tarptautiniu lygmeniu po JT Generalinio Sekretoriaus 1993 m. gruodžio 10 d. pranešimo „Kosmoso veiklos poveikis aplinkai“.
Iš ko jis susideda?
Šiuo metu žemai netoli Žemės esančioje srityjeorbitomis (LEO) iki maždaug 2000 km aukščio, įvairiais skaičiavimais, yra apie 220 tūkstančių (300 tūkst. JT Kosmoso reikalų biuro duomenimis, 2009 m. spalio mėn.) žmogaus sukurtų objektų, kurių bendra masė iki 5000 tonų.
Remiantis statistiniais vertinimais, daroma išvada, kad bendras tokių objektų, kurių skersmuo yra didesnis nei 1 cm, skaičius yra gana neapibrėžtas ir gali siekti 60–100 tūkst.
Tik nedidelė jų dalis (apie 10 proc.) buvoaptikti, sekti ir kataloguoti naudojant antžeminius radarus ir optines priemones. Pavyzdžiui, 2013 metais JAV strateginės vadovybės kataloge buvo 16 600 objektų (dažniausiai didesni nei 10 cm), kurių dauguma buvo sukurti SSRS, JAV ir Kinijos.
Rusijos katalogas, GIATs ASPOS OKP (TsNIIMash),2014 m. rugpjūčio mėn. buvo 15,8 tūkst. kosminių šiukšlių objektų, o iš viso netoli Žemės orbitų buvo daugiau nei 17,1 tūkst. objektų (įskaitant veikiančius palydovus), susidūrus su bet kuriuo iš jų, būtų galima visiškai sunaikinti erdvėlaivį.
Apie 6% stebimų objektų yra aktyvūs;apie 22% objektų nustojo veikti; 17% išleidžiama nešančiųjų raketų viršutinėse pakopose ir stiprintuvuose, o apie 55% - atliekos, su paleidimu susiję technologiniai elementai ir sprogimo bei suskaidymo atliekos.
Dauguma šių objektų yra didelio pokrypio orbitose, kurių plokštumos susikerta, todėl vidutinis santykinis jų tarpusavio praėjimo greitis yra apie 10 km/s.
Dėl didžiulio kinetinės energijos rezervobet kurio iš šių objektų susidūrimas su aktyviu erdvėlaiviu gali jį sugadinti ar net išjungti. Pavyzdys yra pirmasis dirbtinių palydovų susidūrimas: „Kosmos-2251“ ir „Iridium 33“, įvykęs 2009 m. Vasario 10 d .; dėl to abu palydovai visiškai sugriuvo ir susidarė per 600 nuolaužų.
Labiausiai užterštos yra aplink Žemę esančios orbitos, kurios dažniausiai naudojamos erdvėlaiviams valdyti. Tai yra LEO, geostacionariosios orbitos (GSO) ir saulės sinchroninės orbitos (SSO).
Kompiuterinis kosminių objektų pasiskirstymo žemės paviršiuje modelis, pagal NASA aprašymą, 95% jų yra šiukšlės
Kodėl kosminės šiukšlės yra pavojingos?
Dideli objektai, esantys žemoje vietojebeveik orbitose žemėje palaipsniui lėtėja ir po kurio laiko patenka į atmosferą. Kai kurie jų fragmentai pasiekia planetos paviršių. Maži kosminių šiukšlių objektai į tankius atmosferos sluoksnius patenka beveik kasdien, didesni objektai - kelis kartus per mėnesį. Pasak Nicholas Johnson (NASA), palydovų ar raketų fragmentai beveik kasmet pasiekia paviršių.
- Objekto WT1190F kritimas
2015 metų lapkričio 13 dieną vienas išraketos, anksčiau dalyvavusios Mėnulio programoje, fragmentų. 1–2 m dydžio ir 0,1 g/cm³ tankio fragmentas pateko į atmosferą Indijos vandenyno regione, maždaug už 60 km nuo Šri Lankos pakrantės.
Remiantis kai kuriomis nuomonėmis, tai buvo pirmasužfiksuotas kosminių šiukšlių grįžimo į Žemę atvejis iš aukštos elipsės formos orbitos, kurios apogėjus yra maždaug 2 kartus didesnis už atstumą nuo Mėnulio iki Žemės. Objektas WT1190F lapkričio 13 dieną pateko į Žemės atmosferą, kur saugiai sudegė.
- Šiukšlių asteroidas
Pasak mokslininkų, dangaus kūnas juda Žemės link,žemiškos kilmės. JAV Nacionalinės kosmoso agentūros mokslininkai pažymi, kad dirbtinės kilmės dangaus kūnas prie Žemės priartės tokiu atstumu, kuris lygus 10% atstumo nuo Žemės iki Mėnulio. Tai tapo žinoma 2021 m. vasario pradžioje.
JAV nacionalinė aviacijos ir kosmoso agentūraatpažino „asteroidą“ kaip „Surveyor 2“ misijos nešančiosios raketos „Centaur“ fragmentą. Kosminės šiukšlės tapo dirbtiniu mūsų planetos palydovu, įstrigtu gravitacijos. Mokslininkai, atlikę modeliavimą, nustatė, kad raketos fragmentas netrukus paliks Žemės orbitą ir priartės labai arti.
Verta paminėti, kad dirbtinis asteroidas jau seniai skraido kosmose, nes „Surveyor 2“ buvo paleistas 1966 m. Mokslininkai dar neturi išsiaiškinti, ar taip yra iš tikrųjų.
Kosminių šiukšlių valymo ir sunaikinimo metodai
Veiksmingos praktinės naikinimo priemonėskosminių šiukšlių daugiau nei 600 km orbitose (kur stabdymo atmosferos valomasis poveikis neturi įtakos) dar nėra išvystytas esant dabartiniam žmonijos technologinio išsivystymo lygiui.
Taip pat buvo svarstomi palydoviniai projektai,garinant šiukšles galingu lazerio spinduliu arba keičiant jų orbitą jonų spinduliais, kurie turėtų sulėtinti nuolaužų patekimą į atmosferą, joje iš dalies ar visiškai sudegus, arba, jei prietaisai yra geostacionarioje orbitoje, nunešti jas į kapą. orbitą, arba antžeminius lazerius (Laser broom), arba įrenginį, kuris rinks atliekas tolesniam apdorojimui.
Tuo pat metu skubu užtikrinti užduotįkosminių skrydžių saugumas esant technogeninei taršai žemėje (OKP) ir pavojaus objektams Žemėje sumažėjimas, jei nekontroliuojamas kosminių objektų patekimas į tankius atmosferos sluoksnius ir jų kritimas į Žemę auga greitai.
Tarptautinis bendradarbiavimas sprendžiant „kosminių šiukšlių“ problemą plėtojamas šiose prioritetinėse srityse:
- OKP aplinkos monitoringas, įskaitant geostacionariosios orbitos (GSO) plotą: „kosminių šiukšlių“ stebėjimas ir „kosminių šiukšlių“ objektų katalogo tvarkymas.
- Matematinis „kosmoso modeliavimas“nuolaužos “ir tarptautinių informacinių sistemų, skirtų prognozuoti NKP nuolaužas ir jų pavojingumą skrydžiams į kosmosą, sukūrimas, taip pat informacijos palaikymas pavojingo SO artėjimo ir jų nekontroliuojamo patekimo į tankius atmosferos sluoksnius įvykiams.
- Metodų ir priemonių, skirtų apsaugoti kosmines transporto priemones nuo didelės spartos „kosminių šiukšlių“ dalelių, sukūrimas.
- Priemonių, skirtų atliekų ploto užterštumui mažinti, kūrimas ir įgyvendinimas.
Kosminių šiukšlių paieška ir sekimas
Yra daug įrankių, skirtų stebėti netoli Žemės esančias orbitas, siekiant joje ieškoti objektų. Juos galima suskirstyti į radarinius ir optinius.
Orbitos objektų aptikimas taip pat gali būtipapildoma universalių kosmoso tyrinėjimo ar gynybos sistemų įrankių funkcija. Yra keletas specializuotų įrankių.
SSRS ir JAV sukūrė galingus kosmoso stebėjimo įrankius. Taip pat Europoje ir kitose šalyse yra nemažai specializuotų instrumentų.
Yra nemažai nacionalinių programų, skirtų stebėti šalia Žemės esančius objektus ir mažinti kosminių šiukšlių kiekį. Jų veiklai koordinuoti buvo sukurtas Tarpžinybinis kosminių šiukšlių koordinavimo komitetas.
- Jodo variklis
Maža, bet potencialiai naudinga naujovė galėtų padėti išvalyti dangų nuo kosminių šiukšlių: ji leistų mažiems palydovams pigiai ir lengvai susinaikinti pasibaigus savo misijai.
Šioje technologijoje naudojamas naujas kuras - jodaselektrinis variklis, valdantis palydovo aukštį virš Žemės. Jodas yra pigesnis ir naudoja paprastesnes technologijas nei tradicinis kuras. Skirtingai nuo daugelio tradicinių raketų kuro, jodas nėra toksiškas ir kambario temperatūroje bei slėgyje išlieka kietas. Tai leidžia lengviau ir pigiau dirbti Žemėje.
Kaitinamas jis nepraeinant virsta dujomisper skystą fazę, todėl idealiai tinka paprastai varymo sistemai. Be to, jis yra tankesnis nei tradicinis kuras, todėl palydovo laive užima mažiau vietos.
- Erdvėlaivio šiukšlių surinkėjas
Rusijos mokslininkai pasiūlė išvalyti Žemės orbitą žemoje žemėje naudojant erdvėlaivį. Laive yra specialūs moduliai su varikliais.
Šie moduliai bus pritvirtinti prie objektųkosminių šiukšlių ir nuneškite jas. Kalbant apie geostacionarią orbitą, tinkamiausias būdas ją išvalyti būtų vilkti erdvėlaivį, teigia mokslininkai.
Jo užduotis yra gabenti kosminių šiukšlių objektus į „sunaikinimo orbitą“ (600 km aukščio, kur objektai palaipsniui naikinami nuo stabdymo prieš atmosferą).
Siūlomas surinkimo erdvėlaiviskomanda, skirta išvalyti artimas Žemės orbitas, yra 11,5 m ilgio, 3 m skersmens ir šiek tiek daugiau nei 4 tonų svorio. Toks kolektorius gali nešti nuo 8 iki 12 modulių su varikliais.
Keleivinio laivo pakopoms perkelti prireiks nuo 50 iki 70 kg degalų, 9 tonas sveriančią pakopą Zenit-2 - apie 350. Bendras tokio surinkėjo svoris starte bus nuo 8 iki 12 tonų.
Šiuolaikiniai greitintuvai gali lengvai išvesti tokius dalykuskrovinį į bet kurią orbitą iki 1000 km. Kolektoriui baigiantis moduliams, jis prisijungs prie paskutinio stiprintuvo etapo, kartu su juo pereis į viršutinę atmosferos dalį ir degs.
- Japonų startuolis šiukšlių valymui
Japonijos startuolis planuoja paleisti įrenginius, kurie suras ir pašalins kosmines šiukšles nuo 2021 m. Kovo mėn. Jei viskas bus gerai, jie išsiųs visą misiją.
Japonijos startuolis Astroscale išsiuntė savo ELSA-d erdvėlaivį į Baikonūro kosmodromą Kazachstane. Ten inžinieriai jį integruos su Sojuz raketa, kurią planuojama paleisti 2021 m. kovo mėn.
Bendrovė pažymėjo, kad tai yra svarbiausias skrydisjų, nes tai yra pirmasis bendrovės šiukšlių mažinimo technologijos demonstravimas, kuris yra svarbus kosmoso veiklos tvarumo klausimas.
Mažo dydžio įrenginys demonstruos pagrindines technologijas: taikymą, kuris padės surasti šiukšles naudojant GPS pagrįstą taikymo jutiklį.
Šiuos duomenis naudos vadinamasis „tarnybinis“ palydovas, kuris gali sulaikyti dalį kosminių šiukšlių.
Skaityti daugiau
Pažvelkite į 8 trilijonų pikselių Marso vaizdą
Mokslininkai sukūrė reliatyvumo teorijos pakaitalą. Kokia yra „visko teorijos“ esmė?
Abortas ir mokslas: kas nutiks gimdantiems vaikams