Космос и экология

    Содержание:

    Введение

    Глава 1. Общие вопросы экологии космического пространства

    Глава 2. Озоновый слой

    Глава 3. «Дыры в озоне»

    Глава 4. Японский эксперимент

    Глава 5. Космический мусор

    Глава 6. Борьба с космическим мусором

    Заключение

    Список  использованной литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение

    Проникновение человека в космос – естественный и логический шаг. Вслед за освоением  водных просторов и атмосферы  неизбежным было начало освоения космического пространства. Оно привело к возникновению  новых научных направлений –  космической геодезии, биологии и  медицины, космохимии, космического мониторинга  и, конечно, космической экологии.          

    Глава 1. Общие вопросы  экологии космического пространства

    Термин  «космос» происходит от греческого слова  kosmos – мир, Вселенная. Понятие «экология космоса» можно определить как совокупность научных и практических проблем, связанных с эксплуатацией ракетно-космической техники и её влиянием на окружающую среду.

    Космическая техника открывает возможности  по-новому поставить изучение нашей  планеты. Спутники обеспечивают точность работы навигационных систем во всём мире, а космические системы позволяют  функционировать спутниковому телевидению, прогнозировать погоду, разведывать  полезные ископаемые и т. п. Спутники раннего вооружения ядерных взрывов  и других техногенных катастроф  позволяют получать информацию практически  в реальном времени.

    Но  интенсивное освоение космического пространства может привести к весьма ощутимым техногенным воздействиям на окружающую среду, последствия которых  трудно предсказать.

    Эксплуатация  ракетно-космической техники связана  с воздействием на природную среду  в масштабах как экосферы Земли (литосфера, атмосфера, гидросфера), так и вселенной (солнечная система, галактика).

    Космическая экология ставит ряд экологических  проблем, важнейшими из которых являются: 
- вредное воздействие продуктов сгорания ракетного топлива на атмосферу Земли;  
- проблемы разрушения озонового слоя Земли и электронной компоненты в атмосфере; 
- засорение космического пространства фрагментами ракетно-космической техники;  
- необходимость отчуждения под районы падения отделяющихся частей ракет-носителей по трассам их пусков больших участков земли;

    - эстетический вред.

    Отрицательное значение техногенных воздействий  на окружающую среду происходит уже на этапе выведения ракет на орбиту.

    Любой космодром – это зона повышенной опасности. Почвы загрязнены солями тяжёлых металлов (хром, никель, марганец, цинк) и органическими соединениями (нефтепродукты, этиленгликоль). Грязь из почвенного слоя преобразуется в пыль и попадает в водоёмы, действуя негативно на растительность, рыб, других обитателей, накапливаясь в донных отложениях. Туда же попадают поверхностные сточные воды.

    На  космодроме соседствуют горючие  и воспламеняющиеся компоненты ракетных топлив и источники воспламенения  в виде искр. Кроме того, ракетное топливо весьма токсично. Поэтому  безопасности лиц, обслуживающих космодромы, предстартовую подготовку, сам старт, а также космонавтов, уделяется  особое внимание. Главное на космодроме – защитные технические сооружения.

    Шумы  техногенного происхождения вредно воздействуют на человека. Они вызывают расстройства в деятельности нервной  и эндокринной систем, желудочно-кишечного  тракта, вестибулярного аппарата. Зона воздействия шума уменьшается лесопосадками.

    Даже  запуск ракеты сказывается негативно  на состоянии окружающей среды. Отработанные газы отравляют биосферу, прохождение  ракеты в атмосфере влияет на её состав и движение, возвращение ступени  ракеты создаёт угрозу живым существам. Космос всё больше засоряется космическим  металлоломом.  

    Глава 2. Озоновый слой

    Вопросам  разрушения озонового слоя Земли  уделяется большое внимание. 
Озоновый слой, несмотря на малые размеры, играет огромную роль в сохранении жизни на Земле. Он поглощает наиболее жёсткую и опасную часть ультрафиолетового излучения, которое губительно действует на все виды бактерий и планктон, т. е. на основание всей биологической пирамиды. Нарушение первичного элемента экопирамиды вызовет гибель морской флоры и фауны. Фитопланктон перерабатывает углекислый газ и высвобождает чистого кислорода больше, чем все леса планеты. Уменьшение фитопланктона приведёт к тому, что в атмосфере будет оставаться лишний углекислый газ и Земля задохнётся.

    Кроме того, от воздействия ультрафиолетового  излучения происходят мутации флоры  и фауны, сельскохозяйственных культур  и домашних животных, нарушается иммунная система человека, увеличивается  рост раковых, инфекционных и вирусных заболеваний. Всё это происходит потому, что жизнь на планете адаптирована только к мягкому спектру ультрафиолетового  излучения Солнца.

    Уменьшение  озонового слоя приведёт к увеличению нагрева Земли, усилению ветра, наступлению  пустынь и резкому изменению  климата.

    Погубить  озон очень просто. Делается это  и естественным, природным порядком, например, окислами азота и хлора, хлористым водородом, образующихся при извержении вулканов.

    Большой урон озоновому слою наносит и  задымленность горящих лесных массивов. И зачастую по вине человека.

    Но  куда более опасными для существования  озонового слоя являются искусственные «убийцы», рукотворные вещества, активно используемые человеком в процессе жизнедеятельности. К таковым относят минеральные удобрения, особенно азотные, хладоагенты , так называемые фреоны, а так же авиационное и ракетное топливо.

    Дело  в том, что в нижней части атмосферы  при огромных температурах озоновый слой атакуется выбросами продуктов  горения топлив сверхскоростных  самолетов. Особенно в этом отношении  опасны такие супер самолеты, как  «Конкорд» и «ТУ -144». Не только из экономических, но и экологических  соображений сенсационные авиапроекты оказались не жизнеспособны.

    В верхней части атмосферы озоновый слой «съедают» продукты горения  твердотопливных ракет. При запуске ракет в атмосферный газ выбрасывается большое количество молекул воды, они разрушают озоновый слой, а в ионосфере образуются дыры диаметром в сотни километров.  Под озоновой дырой понимают пространство в ионосфере, характеризующееся понижением концентрации озона. Так как воды на больших высотах нет, то даже сам факт её появления в ионосфере становится фактом загрязнения природной среды и нарушением естественного равновесия. Могут возникнуть искусственные облака и зоны пониженной плотности, что вызывает нарушение связи. Наблюдаются также аномальные свечения.

    Разрушение  озонового слоя, при запусках космических  ракет, образование озоновых дыр  совпадает с началом полётов  «Шаттлов». В результате полётов «Шаттла», стратосферных самолётов, запусков ракет и использования фреонов к настоящему времени произошло истощение озонового слоя на 8-9%. Трёхсот запусков «Спейс шаттла» достаточно, чтобы полностью уничтожить озоновый слой Земли.

    В недавнем прошлом огромный ущерб  озоновому слою наносили фтор и хлорсодержащие органические вещества (фреоны). Но благодаря принятой в Вене в 1985 году Международной конвенции и Монреальскому протоколу от 16 сентября 1987 года эти вещества оказались запрещены к производству и применению.

    Тогда под протоколом поставили авторитетные подписи США и СССР. Республика Казахстан, знаменитая российским «Байконуром», присоединилась к Монреальскому протоколу лишь 30 сентября 1997 года.

    Специалисты подсчитали, если сегодня прекратить уничтожение озонового слоя по вине человека, то образовавшаяся в космосе «мусорная свалка» продолжала бы уничтожать озоновый слой ещё в течение 30 лет.

    Есть  и другая впечатляющая цифра. Если бы человек прекратил пополнение сверхвысотной  «мусорной свалки», то на её естественное саморазрушение ушло бы не менее 150-200 лет. 

    Глава 3. «Дыра в озоне»

    Начиная с 1985 года, со времени, когда в Вене общественность забила тревогу и спустя 10 лет после обнаружения проблемы учёными человечество столкнулось с таким понятием, как «озоновая дыра», с локальным и опасным обеднением озонового слоя. На огромных пространствах были обнаружены «столбы воздуха» на 30-50% против нормы обеднённые озоном. Опасные «дыры» были обнаружены вначале над Антарктидой, позже и над Арктикой.  

Озоновая  дыра над Арктикой

    Благодаря фотографированию с борта спутника «Земной зонд» прибором ТОМS, у Южного полюса Земли обнаружена озоновая дыра размером с Северную Америку. «Дыра» заметно меньше, той, что, в своем пике, наблюдалась осенью 2000 года, однако больше прошлогодней. Почему? Есть предположение, что в то время воздух в стратосфере оказался холоднее обычного. Принято считать, что глобальная беда возникла не по вине человека, а в результате глобальных естественных процессов, происходящих в системе «атмосфера - океан».

    В 2002 году со спутника зафиксированы  расположенные рядом две озоновые дыры. Правда, небольшого размера. Но уже  в 2003 году размер «дыры» превысил все  предыдущие величины.

    Кандидат  физико-математических наук из Центральной  аэрологической обсерватории Е.А.Жадин считает, что в указанных регионах сложились наиболее благоприятные объективные условия для уничтожения озонового слоя: «После полярной ночи в сентябре с восходом солнца образуются атомы хлора, которые разрушают озоновый слой». Происходит этот процесс «в полярных стратосферных облаках при очень низких температурах». Виновата в образовании озоновых дыр и ставшая аномальной температура океанов. Вот почему, по мнению учёного, «антропологическое воздействие на атмосферу представляется сильно преувеличенным». В ближайшем будущем, если не произойдет существенных вулканических извержений на планете, размеры и толщина озона над Южным полюсом останется на уровне последних лет. В более долгосрочных перспективах (на 30-50 лет) толщина озонового атмосферно слоя в Антарктиде, как ожидается, будет постепенно возрастать по мере уменьшения уровней хлорагентов в атмосфере.

    Область утончения (дыры) озонового слоя определяется путем сравнения ее с областью атмосферы полной озоном не ниже 220 единиц Добсона. Единица Добсона – это единица измерения, которое описывает толщину озонового слоя в атмосферном столбе.

    До  периода начала весенней поры в Антарктиде, когда происходит истощение озона, нормальное содержание озона колеблется вокруг 275 единиц Добсона. В прошлом году озоновая дыра имела рекордный размер, но сформировалось очень рано, и затем быстро рассосалась. В этом году отверстие дыры было на 10 процентов меньше.

    Каждую  весну (осень в Северном полушарии), когда Солнца подымается над Антарктидой  все выше и выше, химические реакции, вовлекающие хлор и бром соединений хлорфторуглеродов и бромосодержащих составов, происходят в стратосфере и уничтожают озон, вызывая «озоновую дыру».  

    Глава 4. Японский эксперимент

    Учёные  из Токио, работающие в Национальном институте экологии (г. Цукуба), провели интересное исследование. С помощью мощного компьютера они смоделировали ситуацию образования и развития «озоновых дыр» при условии выполнения странами Монреальского протокола 1987 года. В суперкомпьютер ввели необходимые данные за период 1980-1990 годов по содержанию в воздухе фреона, концентрации углекислого газа, активности Солнца, изменения температуры морской воды и других параметров. И лучили размер озоновой дыры, реально наблюдаемый на наконец 90-х годов.

    «Межправительственный комитет по изменению климата», работающий под эгидой ООН, в результате проведённого исследования пришёл к выводу, что  стабильное восстановление озонового слоя над Антарктикой начнётся с 2020 года и к 2050 году «озоновая дыра» захлопнется. Но это при условии, что человек, соблюдая конвенцию, за указанный период не навредит озоновому слою. 

    Глава 5. Космический мусор

    Космический мусор на сегодняшний день представляет собой реальную угрозу. За 50 лет освоения и эксплуатации околоземной орбиты там скопилось 15 550 искусственных объектов. Каждый год сотни тонн различных тел попадают в атмосферу, большинство из них сгорает, до Земли доходят единицы. Некоторые объекты преодолевают атмосферные слои и оказываются на Земле. Так в США кусок астероида упал на капот автомобиля, а в Китае пробил крышу дома. Был зарегистрирован случай, когда объект ударил человека по голове! И всё-таки наша атмосфера пока нас бережёт.