Экология космоса

1

Реферат на тему:

«Экология космоса»

Реферат выполнен: Татояном Арсеном Давидовичем,

учеником 10 класса ГОУСОШ №844

                    Научный руководитель:  Тимакина Е.С.,

учитель физики, астрономии, к.п.д.

Москва 2011

Содержание

              Введение_________________________________________________3

              Загрязнение космоса_______________________________________5

              Космический мусор________________________________________8

              Мониторинг околоземного космического пространства_________12

             Заключение______________________________________________14

              Литература______________________________________________15

Введение

  Космическое пространство постепенно становится своеобразной частью среды обитания и деятельности человека, происходит расширение содержания понятия “окружающая природная среда” с включением в это понятие околоземного космического пространства. Таким образом, уже сейчас идет процесс экологизации космоса, под которым понимается «..расширение сферы обитания человека, его взаимодействия с природой до космических масштабов, выход сферы взаимодействия общества и природы за пределы планеты, процесс освоения, “социализации” Вселенной»

              С целью изучения проблемы антропогенных воздействий на околоземное космическое пространство, связанных с деятельностью человека как на Земле, так и в космосе, в 1976 г. по решению КОСПАР (Комитет по космическим исследованиям при Международном совете научных союзов) была создана комиссия по рассмотрению подобных возможных вредных воздействий на космическую среду. На конференции КОСПАР в 1979 г. этой комиссией были сообщены основные направления проводимых исследований, а в 1982 г. опубликованы некоторые предварительные результаты исследований по проблеме антропогенных воздействий на околоземное космическое пространство.

На заре космической эры, в 60-х годах, состоялось несколько научных симпозиумов, участники которых пытались определить перспективы развития космонавтики. Специалисты разных областей, расходясь в деталях воззрений на конкретные пути развития исследований и освоения космического пространства, были единодушны в том, что в условиях мирного развития цивилизации освоение космоса открывает принципиально новые возможности для повышения научно-технического потенциала человечества. В 70-х годах были выдвинуты некоторые принципиально новые идеи и получены новые экспериментальные данные, определившие пути дальнейшего освоения космического пространства.

Основной тенденцией в освоении околоземного космического пространства, отчетливо проявившейся в 70-е годы, стало решение широкого круга прикладных задач с помощью самой разнообразной космической техники.

В связи с созданием модульных долговременных орбитальных станций нового поколения и необходимостью сооружения других крупногабаритных космических конструкций (например, многоцелевых космических платформ, орбитальных радиоастрономических комплексов и т. д.) все большую актуальность приобретает проведение в космосе строительно-монтажных работ.

Надо сказать, что прогнозирование путей развития космонавтики в условиях ее стремительного прогресса, постоянного появления новой научно-технической информации, новых идей, проектов и разработок, конечно, является чрезвычайно сложным делом. На наших глазах в течение нескольких последних лет многие крупные космические проекты подвергались кардинальной переоценке.

Но вне зависимости от конкретных путей дальнейшего развития космонавтики расширение масштабов хозяйственной деятельности человека в космосе в будущем может потребовать решения проблем экологии околоземного космического пространства, являющихся до известной степени характерными и земной экологии: проблемы воздействий космических транспортных средств на околоземное космическое пространство и проблемы љего загрязнения выбросами газообразных, жидких и твердых отходов из космических производственных комплексов.

Конечно, обострения этих проблем можно ожидать, по-видимому, лишь в следующем столетии, однако очень важно уже сейчас глубоко и тщательно изучать все виды антропогенных воздействий на космическую среду, анализировать экологические перспективы деятельности в космосе, поскольку пренебрежение требованиями экологии и охраны окружающей среды может в конечном счете свести на нет плоды технического прогресса.

Говоря о проблемах, связанных с загрязнением космического пространства, нельзя не упомянуть о выдвигаемых проектах отправки в космос высокотоксичных и радиоактивных отходов наземных промышленных предприятий. Хотя, казалось бы, удаление таких отходов в космос более благоприятно для биосферы Земли, нежели их захоронение в шахтах или в глубинах океана (при условии, конечно, гарантии абсолютной безопасности и надежности самой операции отправки отходов с Земли), однако такие проекты требуют тщательного экологического обследования.

Околоземное пространство в целом представляет собой весьма динамичную и нестабильную систему, которая под влиянием внешних воздействии может переходить в неустойчивое состояние.

Загрязнение космоса

Основные виды антропогенного воздействия на околоземное космическое пространство:

      выброс химических веществ в результате работы реактивных двигателей;

      тепловое загрязнение;

      загрязнение твердыми фрагментами и космическим мусором;

      электромагнитное излучение радиопередающих систем;

      радиоактивное загрязнение и жесткое излучение от ядерных энергетических установок на спутниках

В процессе работы реактивных двигателей В околоземном космическом пространстве(ОКП) поступает огромная масса различных газообразных химических продуктов. Современные ракеты имеют жидкостные (российский «Протон») и твердотопливные (американский «Шаттл») двигатели. Основные продукты их выброса – вода и диоксид углерода.

Так, в результате пролета одной ракеты «Протон» в космос поступает 100т воды и более 90 т СО2; для «Шатлла» эти данные соответственно – 470т воды и 110 т  углекислого газа. На высоте более 90 -100 км молекулы воды диссоциируют под действием УФ- излучения, образуя атомарный водород. Так «Шатлл» вносит 19 т атомарного водорода.

Современные мощные ракеты-носители при выведении на орбиту полезной нагрузки массой несколько десятков тонн расходуют топлива в 20-30 раз больше массы полезного груза. Например, стартовая масса американской ракеты “Сатурн-5” составляла 2900 т, тогда как ее полезный груз - около 100 т. В результате при каждом пуске мощной ракеты выбрасывались в атмосферу сотни тонн продуктов горения.

За счет сжигания топлива разных видов на Земле в атмосферу сейчас ежегодно поступает более 20 млрд. т углекислого газа и свыше 700 млн. т других газообразных соединений и твердых частиц, в том числе около 150 млн. т сернистого газа. Последний, соединяясь с атмосферной влагой, образует серную кислоту, что может приводить к выпадению так называемых кислотных дождей, отрицательно влияющих на растительный и животный мир.

В таблице приведены состав и количество выбросов продуктов сгорания в атмосферу при пускал различных РН.

Уже в 60-х годах исследователи, проводившие наблюдения ионосферы во время запусков мощных ракет-носителей, обратили внимание на необычные явления в ионосфере: после запуска ионосфера, казалось бы, исчезает вблизи следа ракеты, но через час-другой картина нормальной ионосферы восстанавливалась. Было высказано предположение, что газы, выбрасываемые в ионосферу при полете ракеты, “выталкивают” разреженную ионосферную плазму. В результате в ионосфере образуется область с пониженной плотностью плазмы - “дыра”, которая после расплывания облака газа снова затягивается.

Толчком к дальнейшему исследованию явлений в ионосфере, сопровождающих запуски ракетносителей, стало обнаружение так называемого “Скайлэб-эффекта”, который был выявлен при запуске в мае 1973 г. мощной ракеты-носителя “Сатурн-5”, выводившей в космос станцию “Скайлэб”. Двигатели ракеты-носителя работали до высот 300-400 км, т. е. в F-области ионосферы, где располагается максимум ионизации ионосферы. Сопоставление же данных по концентрации электронов в ионосфере при запуске станции “Скайлэб” и за сутки до того показало, что эта концентрация после запуска ракеты-носителя уменьшилась на 50%, причем площадь возмущения в ионосфере по данным наблюдений радиомаяков достигла приблизительно 1 млн. кв. км.

Так, частицы аэрозоля, выброшенные двигателями ракет-носителей, могут существовать в стратосфере до года и более, что может сказаться на тепловом балансе атмосферы. Кроме того, такие продукты сгорания, как соединения хлора, азота и водорода, являются катализаторами реакций с участием молекул озона и их роль в фотохимическом цикле озона велика, несмотря на их, относительно малые концентрации в стратосфере.

Космические аппараты «Шатлл» и «Энергия» выбрасывают также хлор – один из главных разрушителей озона в верхней атмосфере.

Хотя озонный слой, защищающий Землю от вредного воздействия коротковолнового солнечного излучения, располагается на высотах ~20-50 км, проблема образования так называемых "озонных дыр" постоянно упоминается в связи с запусками мощных ракет-носителей. До настоящего времени продолжаются споры между учеными относительно того, какие же факторы в наибольшей степени способствуют разрушению озонного слоя.

При одиночном запуске «Энергии» максимальное уменьшение происходит через 24 дня и составляет 1,5-1,7 % в пределах вертикального столба диаметром 550 км. В случае залпового пуска 12 ракет величина параметра достигает 6,6%. В конечном счете это приводит к усугублению глобальной проблемы – истощению озонового слоя Земли. Это негативно воздействует на биосферу, особенно на живые организмы, включая человека.

По данным ВОЗ, уменьшение стратосферного слоя озона на 1% приводит к росту онкологических заболеваний на 6 %.

Из других антропогенных воздействий на ОКП наиболее важным является разогрев ионосферы в результате поглощения части энергии электромагнитного излучения радиопередающих систем. Тепловому загрязнению космоса способствует также энергия мусора вследствие высокой скорости движения его частиц, что иногда достигается 40% тепловой энергии верхней атмосферы.

Естественное радиоизлучение в окрестности Земли складывается из различных источников: атмосферных электрических помех, теплового радио излучения Земли, космического радиоизлучения, радиоизлучения Солнца и планет. Именно эти источники определяли характеристики электромагнитного эфира во времена М. Фарадея. Однако в настоящее время земная цивилизация обеспечивает значительную долю радиоизлучений в околоземном пространстве.

Источниками искусственных радиоизлучений, хотя и малой интенсивности, являются также спутники и другие космические аппараты, вращающиеся вокруг Земли.

Электромагнитный эфир в наши дни настолько насыщен искусственными радиоизлучениями, что Международному союзу электросвязи пришлось “наводить порядок”, строго распределяя частотные диапазоны между различными потребителями. И все же в эфире “тесно”, и в этом легко убедиться, покрутив ручку настройки радиоприемника. Таким образом, мы имеем дело со своеобразным “электромагнитным загрязнением среды” - в данном случае радиоэфира.

              Общая схема процессов, происходящих при воздействии мощного радиоизлучения на ионосферу, такова. Электроны ионосферной плазмы, ускоряясь электрическим полем радиоволны, приобретают дополнительную кинетическую энергию. Часть этой энергии они передают ионам и нейтральным частицам посредством столкновений. В результате происходит увеличение средней кинетической энергии частиц плазмы, иными словами, происходит нагрев ионосферной плазмы. Последний вызывает изменение проводимости плазмы и некоторых других параметров.

Радиоактивное загрязнение околоземного космического пространства ядерными установками на спутниках не представляет угрозы для данной среды. Однако неизбежное осаждение радиоактивных веществ из ближнего космоса в приземную атмосферу и далее на земную поверхность опасно для окружающей среды. В последнее время вероятность выпадения радионуклидов резко увеличилась в связи с ростом разрушения отработавших ядерных установок на спутниках. Радиоактивное загрязнение поверхности Земли фиксируется также при падении спутников с ядерными установками. Так в 1969 году неудачные запуски двух советских зондов(Космос-300, Космос – 305) закончились аварийным входом в атмосферу и распылением радиоактивных веществ. В 1970 году после аварии на корабле «Аполлон-13» американские астронавты вынуждены были при возвращении на Землю сбросить лунный отсек с атомным реактором.