Kas ir kosmosa atkritumi?
Kosmosa atkritumi attiecas uz visiem mākslīgajiem objektiem un tiem
Dažos gadījumos liels vai saturuz kuģa esošie bīstamie (kodolmateriāli, toksiskie utt.) materiāli, kosmosa atkritumu priekšmeti var radīt tiešas briesmas Zemei - ar to nekontrolētu debitu, nepilnīgu sadegšanu, ejot cauri blīviem Zemes atmosfēras slāņiem un krītot gruvešiem uz apdzīvotām vietām , rūpniecības objekti, transporta sakari.
Zemei tuvās telpas piesārņojuma problēmakosmosa “kosmosa atkritumi” kā tīri teorētiska koncepcija radās būtībā uzreiz pēc pirmo mākslīgo Zemes pavadoņu palaišanas 50. gadu beigās.
Oficiālu statusu starptautiskā līmenī tā ieguva pēc ANO ģenerālsekretāra ziņojuma “Kosmosa aktivitāšu ietekme uz vidi” 1993. gada 10. decembrī.
No kā tas sastāv?
Patlaban zemu tuvu Zemei reģionāorbītās (LEO) līdz aptuveni 2000 km augstumam, pēc dažādām aplēsēm ir aptuveni 220 tūkstoši (300 tūkstoši pēc ANO Kosmosa lietu biroja, 2009. gada oktobris) cilvēka radīti objekti ar kopējo masu līdz 5000 tonnu.
Pamatojoties uz statistikas aplēsēm, tiek secināts, ka kopējais šādu objektu skaits, kuru diametrs pārsniedz 1 cm, ir diezgan neskaidrs un var sasniegt 60–100 tūkstošus.
Tikai neliela daļa no tiem (apmēram 10%) bijaatklāti, izsekoti un kataloģizēti, izmantojot uz zemes izvietotus radarus un optiskos līdzekļus. Piemēram, uz 2013. gadu ASV Stratēģiskās pavēlniecības katalogā bija 16 600 objektu (pārsvarā lielāki par 10 cm), no kuriem lielākā daļa bija PSRS, ASV un Ķīnas radītāji.
Krievijas katalogs, GIATs ASPOS OKP (TsNIIMash),2014. gada augustā bija 15,8 tūkstoši kosmosa atkritumu objektu, un kopumā zemes tuvumā esošajās orbītās atradās vairāk nekā 17,1 tūkstotis objektu (ieskaitot darbojošos satelītus), kuru sadursme ar kādu no tiem novestu pie kosmosa kuģa pilnīgas iznīcināšanas.
Apmēram 6% novēroto objektu ir aktīvi;aptuveni 22% objektu pārtrauca darbību; 17% ir iztērēti nesējraķešu augšējie posmi un pastiprinātāji, un aptuveni 55% ir atkritumi, ar palaišanu saistītie tehnoloģiskie elementi un sprādzienu un sadrumstalotības atkritumi.
Lielākā daļa šo objektu atrodas orbītās ar augstu slīpumu, kuru plaknes krustojas, tāpēc to savstarpējās pārejas vidējais relatīvais ātrums ir aptuveni 10 km/s.
Kinētiskās enerģijas milzīgās rezerves dēļjebkura no šiem objektiem sadursme ar aktīvu kosmosa kuģi to var sabojāt vai pat atspējot. Piemērs ir pirmā mākslīgo pavadoņu sadursme: Kosmos-2251 un Iridium 33, kas notika 2009. gada 10. februārī; rezultātā abi satelīti pilnībā sabruka, veidojot vairāk nekā 600 gružu.
Vispiesārņotākās ir orbītas ap Zemi, kuras visbiežāk izmanto kosmosa kuģu darbībai. Tās ir LEO, ģeostacionārā orbīta (GSO) un saules sinhronās orbītas (SSO).
Datormodelis kosmosa objektu izplatībai zemes tuvumā, saskaņā ar NASA aprakstu, 95% no tiem ir atkritumi
Kāpēc kosmosa atkritumi ir bīstami?
Lieli objekti atrodas zemāktuvu zemes orbītām pamazām palēnina ātrumu un pēc kāda laika nonāk atmosfērā. Daži no to fragmentiem sasniedz planētas virsmu. Mazie kosmosa atkritumu objekti gandrīz katru dienu iekrīt blīvajos atmosfēras slāņos, lielāki objekti - vairākas reizes mēnesī. Pēc Nikolasa Džonsona (NASA) teiktā, satelītu vai raķešu fragmenti gandrīz katru gadu nonāk virsmā.
- Objekta WT1190F kritiens
2015. gada 13. novembrī viens noraķetes fragmenti, kas iepriekš piedalījās Mēness programmā. Fragments ar izmēru 1–2 m un blīvumu 0,1 g/cm³ iekļuva atmosfērā Indijas okeāna reģionā aptuveni 60 km attālumā no Šrilankas krasta.
Saskaņā ar dažiem viedokļiem tas bija pirmaisreģistrēts gadījums, kad kosmosa atkritumi atgriežas uz Zemes no augstas elipsveida orbītas, kuras apogejs ir aptuveni 2 reizes lielāks par attālumu no Mēness līdz Zemei. Objekts WT1190F 13. novembrī ienāca Zemes atmosfērā, kur tas droši sadega.
- Atkritumu asteroīds
Pēc zinātnieku domām, debess ķermenis virzās uz Zemi,zemes izcelsmes. ASV Nacionālās kosmosa aģentūras zinātnieki atzīmē, ka mākslīgas izcelsmes debess ķermenis pietuvosies Zemei attālumā, kas vienāds ar 10% no attāluma no Zemes līdz Mēnesim. Tas kļuva zināms 2021. gada februāra sākumā.
ASV Nacionālā aviācijas aģentūraatpazina "asteroīdu" kā Surveyor 2 nesējraķetes "Centaur" fragmentu. Kosmosa atlūzas kļuva par mūsu planētas mākslīgo pavadoni, kuru iesprostojusi gravitācija. Zinātnieki, veicot modelēšanu, atklāja, ka raķetes fragments drīz pametīs Zemes orbītu, veicot ārkārtīgi tuvu pieeju.
Ir vērts atzīmēt, ka mākslīgais asteroīds jau ilgu laiku lido kosmosā, kopš Surveyor 2 tika palaists 1966. gadā. Zinātniekiem vēl jānoskaidro, vai tas tiešām tā ir.
Metodes kosmosa atkritumu tīrīšanai un iznīcināšanai
Efektīvi praktiski pasākumi iznīcināšanaikosmosa atkritumi vairāk nekā 600 km garās orbītās (kur bremzēšanas attīrošā iedarbība uz atmosfēru neietekmē) vēl nav izstrādāti pašreizējā cilvēces tehnoloģiskās attīstības līmenī.
Tika apsvērti arī satelītu projekti,iztvaicējot atkritumus ar jaudīgu lāzera staru vai mainot to orbītu ar jonu stariem, kam vajadzētu palēnināt gružu iekļūšanu atmosfērā ar daļēju vai pilnīgu sadegšanu tajā vai, ja ierīces atrodas ģeostacionārā orbītā, tos nogādāt apbedījumā orbīta, vai uz zemes bāzēti lāzeri (Laser broom), vai ierīce, kas savāks atkritumus tālākai apstrādei.
Tajā pašā laikā steidzami jānodrošinakosmosa lidojumu drošība zemes virsmas kosmosa tehnogēnā piesārņojuma apstākļos (OKP) un bīstamības samazināšana objektiem uz Zemes, ja kosmosa objekti nekontrolēti iekļūst atmosfēras blīvajos slāņos un to nokrišana uz Zemes pieaug ātri.
Starptautiskā sadarbība, lai atrisinātu "kosmosa atkritumu" problēmu, attīstās šādās prioritārajās jomās:
- OKP vides monitorings, ieskaitot ģeostacionārās orbītas (GSO) teritoriju: "kosmosa atkritumu" novērošana un "kosmosa atkritumu" objektu kataloga uzturēšana.
- "Kosmosa" matemātiskā modelēšanagruveši "un starptautisku informācijas sistēmu izveidošana, lai prognozētu NKP gružus un to bīstamību kosmosa lidojumiem, kā arī informatīvs atbalsts SO bīstamas pieejas notikumiem un to nekontrolētai iekļūšanai blīvajos atmosfēras slāņos.
- Metožu un līdzekļu izstrāde kosmosa transportlīdzekļu aizsardzībai pret ātrgaitas "kosmosa atkritumu" daļiņu iedarbību.
- Pasākumu izstrāde un īstenošana atkritumu laukuma piesārņojuma samazināšanai.
Kosmosa atkritumu meklēšana un izsekošana
Ir daudz rīku Zemes orbītu uzraudzībai, lai tajā meklētu objektus. Tos var iedalīt radaros un optiskajos.
Orbitālo objektu noteikšana var būt arīkosmosa izpētes vai aizsardzības sistēmu universālo instrumentu papildu funkcija. Ir vairāki specializēti rīki.
PSRS un ASV izveidoja jaudīgus kosmosa izsekošanas rīkus. Eiropā un citās valstīs ir arī vairāki specializēti instrumenti.
Zemes tuvumā esošo objektu izsekošanai un kosmosa atkritumu mazināšanai ir vairākas nacionālās programmas. Viņu darbību koordinēšanai tika izveidota Starp aģentūru kosmosa atkritumu koordinācijas komiteja.
- Joda dzinējs
Neliels, bet potenciāli noderīgs jauninājums varētu palīdzēt attīrīt debesis no kosmosa atkritumiem: tas ļautu maziem satelītiem lēti un viegli pašiznīcināties to misijas beigās.
Tehnoloģijā tiek izmantota jauna degviela - jodselektromotors, kas kontrolē satelīta augstumu virs Zemes. Jods ir lētāks un izmanto vienkāršākas tehnoloģijas nekā tradicionālās degvielas. Atšķirībā no daudzām tradicionālajām raķešu degvielām jods nav toksisks un paliek ciets istabas temperatūrā un spiedienā. Tas padara darbu uz Zemes vieglāku un lētāku.
Sildot, tas nepāriet garāmcaur šķidro fāzi, padarot to ideāli piemērotu vienkāršai piedziņas sistēmai. Turklāt tas ir blīvāks nekā tradicionālā degviela, tāpēc tas aizņem mazāk vietas uz satelīta.
- Kosmosa kuģa atkritumu savācējs
Krievu zinātnieki ir ierosinājuši attīrīt Zemes orbītu zemajā līmenī, izmantojot kosmosa kuģi. Uz kuģa ir īpaši moduļi ar dzinējiem.
Šie moduļi tiks pievienoti objektiemkosmosa atkritumiem un pārvietot tos prom. Runājot par ģeostacionāro orbītu, vēlamais veids, kā to notīrīt, būtu vilkt kosmosa kuģi, saka zinātnieki.
Tās uzdevums ir nogādāt kosmosa atkritumu priekšmetus uz "iznīcināšanas orbītu" (600 km augstumā, kur objekti tiek pakāpeniski iznīcināti, bremzējot pret atmosfēru).
Ierosināts montāžas kosmosa kuģisZemei tuvo orbītu tīrīšanas komanda, kuras garums ir 11,5 m, diametrs ir 3 m un svars nedaudz vairāk par 4 tonnām. Šāds kolektors var pārvadāt no 8 līdz 12 moduļiem ar dzinējiem.
Pasažieru kuģa posmu pārvietošanai būs nepieciešami no 50 līdz 70 kg degvielas, 9 tonnas smagas Zenit-2 posma pārvadāšanai - ap 350. Šāda montētāja kopējais svars startā būs no 8 līdz 12 tonnas.
Mūsdienu akseleratori var viegli secināt šāduskrava uz jebkuru orbītu līdz 1000 km. Pēc tam, kad kolektorā beigušies moduļi, tas pievienosies pastiprinātāja pēdējam posmam, pārvietosies ar to augšējā atmosfērā un sadedzinās.
- Japāņu iesācējs atkritumu tīrīšanai
Japānas starta uzņēmums no 2021. gada marta plāno palaist ierīces, kas atradīs un likvidēs kosmosa atkritumus. Ja viss izdosies, viņi nosūtīs pilnu misiju.
Japānas jaunuzņēmums Astroscale nosūtīja savu ELSA-d kosmosa kuģi uz Baikonuras kosmodromu Kazahstānā. Tur inženieri to integrēs ar Sojuz raķeti, kuru plānots palaist 2021. gada martā.
Uzņēmums atzīmēja, ka šis ir vissvarīgākais lidojumstos, jo tas ir pirmais uzņēmuma atkritumu mazināšanas tehnoloģijas demonstrējums, kas ir kritisks jautājums kosmosa darbību ilgtspējībā.
Maza izmēra ierīce demonstrēs galvenās tehnoloģijas: mērķauditorijas atlasi, kas palīdzēs atrast gružus, izmantojot uz GPS balstītu mērķauditorijas atlases sensoru.
Šos datus izmantos tā sauktais "dienesta" satelīts, kas var pārtvert kosmosa atkritumu gabalu.
Lasīt vairāk
Paskaties 8 triljonu pikseļu Marsa attēlu
Zinātnieki ir izstrādājuši relativitātes teorijas aizstājēju. Kāda ir "visa teorijas" būtība?
Aborts un zinātne: kas notiks ar bērniem, kas dzemdēs