Файл: Проблемы экологии человека при исследовании и освоении космического пространства.docx
Добавлен: 18.10.2024
Просмотров: 12
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина»
Инженерно-экономический факультет
Кафедра БЖДиЭ
Реферат на тему:
«Проблемы экологии человека при исследовании и освоении космического пространства».
Выполнили:
Студенты группы 9715
Комаров Д.И.
Прокофьев И.О.
Рязань, 2020
Проблемы экологии человека при исследовании и освоении космического пространства
В современном мире космическая отрасль является одной из наиболее приоритетных и наукоемких областей человеческой деятельности. Участие в космической деятельности в значительной мере определяет политический престиж современного государства, его экономическую, и научно-техническую и оборонную мощь. Анализ современных тенденций и факторов развития космической деятельности свидетельствует о том, что ведущие страны мира прилагают значительные усилия, чтобы нарастить свой космический потенциал.
Официальный прорыв великих держав СССР и США в околоземное пространство начался в 1957 г. и включал исследования в области милитаризации космоса, гидрометеорологии, коммутационных систем и, позднее, экологии и ряда других наук о Земле. Разрабатываются инновационные технологии и почти ювелирная техника для изучения Луны, Марса, Венеры, Солнца и других объектов ближнего космоса. Начиная с 70-х годов, Франция, Япония, Индия, а позднее Канада, Англия, Израиль, КНДР самостоятельно запускают свои ИСЗ. Уже в XXI веке начала реализовываться весьма амбициозная программа освоения космического пространства Китайской Народной Республики. Но и до настоящего времени должная координация международных отношений по прорыву в космос отсутствует, что ведет к неоправданному расходу огромных средств.
Достоверный сбор, накопление, обработка, хранение и использование всех видов экологической информации сегодня уже невозможны без организации всемирной мониторинговой системы, обеспечивающей контроль над состоянием важнейших природосоставляющих компонентов, включая космическое пространство. В такой глобальной службе должно быть развернуто достаточное количество наземных станций с соответствующими датчиками, позволяющими оценивать сейсмическое состояние Земли, физико-химические параметры атмосферы, гидросферы и литосферы.
Космическое пространство является по существу для человека все еще новой, недостаточно обжитой сферой, однако и туда уже перекочевала наша извечная проблема «неуправляемой свалки», проблема бессистемного и безудержного засорения окружающей среды. Отработавшие ступени ракетоносителей, разгонные блоки, обломки и осколки от столкновений, взрывов и прочих аварийных ситуаций, элементы оборудования, потерянные во время работ в открытом космосе, становятся сегодня серьезной угрозой для жизнеобеспечения действующих космических аппаратов (КА).
Производство, испытание и эксплуатация РКТ, как и их дальнейшее бытия в качестве отработавших единиц, впрочем, также имеет свои специфические факторы негативного влияния на окружающую среду.
Наиболее весомыми факторы негативного влияния являются:
- загрязнение атмосферного воздуха и поверхностных водоемов в процессе изготовления элементов РКТ и продуктами выбросов ракетных двигателей;
- риск возникновения аварийных ситуаций во время изготовления и хранения ракетного топлива (возможны проливы токсичных компонентов ракетного топлива (КРТ), испарение токсичных КРТ, горение КРТ, взрыв КРТ);
- риск возникновения аварийных ситуаций во время наземных испытаний ракетных двигателей;
- локальное загрязнение атмосферы во время запуска ракет-носителей (РН);
- негативное влияние на состояние озонового слоя Земли;
- отчуждение территорий и загрязнение плодородного слоя почвы в зоне падения частей ракет.
- отделение фрагмента конструкции, либо отделяющейся части РН или космического аппарата (КА) = («космический мусор»);
- работа радиоэлектронных средств;
- химическое загрязнение грунта углеводородами, в том числе, нефтепродуктами, и углеводородным топливом, которые используются при эксплуатации ракетно-технической техники;
- химическое загрязнение атмосферы газовыми выбросами, характерными для объектов тепло- и электроснабжения, транспорта. Предприятий бытового обслуживания, строительной индустрии, местные промышленности;
- разрушение природных ландшафтов (вырубка лесов, снятие верхнего слоя грунта и т.д.), особенно при строительстве космодрома и развитии наземной инфраструктуры;
- загрязнение водных объектов бытовыми стоками.
Экологические последствия перечисленных выше факторов воздействий РКТ на ОПС существенно зависят от конкретных условий: естественные физические факторы и природно-географические условия могут усиливать или ослаблять воздействие РКТ.
Проблема космического мусора
К настоящему времени в каталоге NASA насчитывается уже около 13 тысяч искусственных объектов, засоряющих околоземное пространство, в том числе более 3 тысяч уже не функционирующих ИСЗ, а обломков размером до 5 см уже сотни тысяч. Но, кроме них, вокруг Земли вращаются и десятки миллионов более мелких объектов, представляющих собой куски и кусочки металлов, пластмасс, обрывки и ошметки обшивки, оснастки и защитных покрытий космических изделий. Подсчитано, что общая масса этого, так называемого «космического мусора», в 150000 раз превосходит массу находящейся на тех же высотах над Землей естественной космической пыли. Огромная скорость движения таких мелких предметов - до 35000 км/ч - делает столкновение с ними очень опасным. Установлено, например, что удар алюминиевого шарика диаметром в 1 см о борт космического корабля равнозначен столкновению со стальным сейфом массой в 200 кг, летящим со скоростью 100 км/ч.
Наблюдения показали, что орбитальные отходы имеют тенденцию к «саморазмножению» - каждое столкновение тех или иных структур космического мусора порождает тысячи новых осколков, вероятность контактов с которыми непрерывно возрастает.
Большая часть фрагментов космического мусора со временем, в зависимости от первоначального расположения их орбит и массы, постепенно входит в плотные слои атмосферы и сгорает, но отдельные предметы представляют серьезную опасность, так как достигают все-таки поверхности Земли.
Наряду с общим ростом орбитального мусора, характерным является и расширение объема его распространения в околоземном пространстве. Как показывают наблюдения, после самопроизвольных взрывов космических объектов образовавшиеся обломки собираются в кольца на достаточно узких полосах орбит, незначительно отличающихся углом наклона (обычно не более одного градуса). Но со временем плоскости орбит расходятся, и обломки начинают распределяться по всему окружающему пространству, а траектории их полета опоясывают весь земной шар тонкой оболочкой, оставляя свободными лишь зоны над полюсами.
Проблема утилизации космического мусора остается даже при нормальном функционировании ИСЗ с ядерным топливом на борту, которого по зарубежным данным насчитывается не менее одной тонны (урана-235 и продуктов полураспада). Многие ученые считают, что ядерные реакторы должны быть уничтожены и впредь не допускаться в ближний космос, поскольку такое соседство потенциально опасно для Земли. Ведь известны случаи, когда из-за технических неполадок радиоактивные материалы попадали сверху в атмосферу и даже на поверхность нашей планеты. Один из таких инцидентов произошел в 1987 г., когда советский спутник «КОСМОС-954» вошел в плотные слои атмосферы и разрушился над территорией Канады. В 1964г. не вышел на орбиту и выбросил в атмосферу весь свой запас радиоактивного плутония американский ИСЗ «SHIP - 9А».
Специалисты подсчитали, что из каждых 159 обломков КА, достигших поверхности Земли, один с высокой степенью вероятности может серьезно ранить и даже убить человека. Начиная с октября 1957 г. и по сегодняшний день, более тысячи искусственно созданных предметов «вернулись» из космоса на Землю. Часть четвертого советского спутника упала в городе Манитовок (штат Висконсин, США). Деталь, потерянная космическим кораблем, идентификация которой результатов не дала, попала в 1969г. в японское торговое судно, ранив при этом пятерых моряков. Еще один известный случай - падение американской станции «SKYLAB» массой 75 т. в 1979 г. в Австралии.
Результаты исследований, проведенных в Брауншвейгском университете (ФРГ), показали, что в течение ближайших 50 лет число вращающихся вокруг нашей планеты обломков достигнет предельно допустимого количества, которое может привести к катастрофическим последствиям, так как в космосе сформируется пояс малоразмерных частиц и это сделает невозможным космические полеты на несколько десятилетий вперед.
Подсчитано, что вероятность столкновения КА с космическим мусором с катастрофическими последствиями (т.е. до полного разрушения аппарата) составляет сегодня 3,7%, а опасность, не грозящая катаклизмом - 20 %.
Одним из способов борьбы с орбитальными техногенными отходами является создание космических мусоросборников. Такие управляемые с Земли автоматизированные системы снимут с орбиты наиболее ценные ИСЗ, возвратят их для ремонта или отправят на долговременные обитаемые МКС. Те же КА, которые восстановлению не подлежат, демонтируют, разрежут на части и упакуют в транспортные контейнеры.
Сложнее всего выловить мелкий мусор, который уже успел распространиться в космосе. Один из предлагаемых способов - использование своеобразных ловушек, выполненных из тончайших металлических сетей с использованием в качестве «приманки» зарядов статического электричества, под воздействием которых мелкие частицы слипаются в более крупные и прочные агрегаты.
Другая технология - использование особого щита, в роли которого выступит тонкий слой пластической пленки. Упакованный в плотный сверток, он выводится на орбиту и разворачивается, образуя диск диаметром около 10 км. Затем диск начинает тормозить скорость ударяющихся в него частиц космического мусора, замедляя ее настолько, что, в конце концов, они, двигаясь вниз, сгорят в плотных слоях атмосферы.
Так же можно назвать еще несколько более инновационных методов:
«Лазерная метла». Суть метода заключается в том, что лазер обнаруживает мусор и воздействует на него. Его цель не разрушение, а только изменение скорости. Такое возможно из-за воздействия светового давления. «Лазерная метла» осуществляет свою работу с космоса и с Земли. Поэтому есть 2 названия: «Система космического базирования», «Система наземного базирования». Метод малоэффективен. Скорость движения частиц – 7,2 км/сек. Чтобы изменить орбиту одного небольшого обломка, нужно воздействовать на него лазером несколько суток.
«КлинСпейс Ван». Проект, предложенный университетом Лозанны, Швейцария. На орбиту отправляется наноспутник. Он, приблизившись к вышедшему из строя космоаппарату, хватает его. Далее наноспутник падает на Землю. Стоимость строительства и запуска такого спутника – 200 тысяч долларов, что в разы меньше, чем убыток от разрушения спутника связи. Урон оценивается в таком случае в десятки миллионов долларов.
«Солнечный парус». Идея Суррейского института в Великобритании. Суть в том, что спутники оснащают специальным парусом. После того как аппарат перестает работать, солнечный парус тормозит его и сводит с орбиты. Тестовый вариант уже запущен на орбиту.
«Проект GOLD». Безумная идея, предложенная в 2010 году канадскими учеными. Его суть в том, чтобы к каждому космическому аппарату прикрепляли огромный шар с гелием. Он поможет затормозить спутник. Затем в течение года происходит путь до плотных слоев атмосферы, где происходит сгорание.
Экологические риски и негативные последствия прорыва человека в космос
Разрушение озонового слоя.
Другой вид опасности представляют собой газообразные выбросы ракетных двигателей в атмосферу и нарушение целостности ее озонового слоя. Особенно неблагополучны в этом отношении американские Space Shuttle («Шаттлы»).
Озоновый слой 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.