Avaruustutkimuksen prosessi, joka alkoi käytännössä 1900-luvun puolivälissä, esitetään yleensä positiivisena puolena uutena vaiheena tieteellisen ja teknologisen tiedon kehityksessä. Kuitenkin jo ensimmäisen satelliitin laukaisun jälkeen alkoi rinnakkain täysin erilainen negatiivinen prosessi, joka liittyy lähellä Maan kiertoradan tukkeutumiseen. Ihmisen tekemät roskat avaruudessa muodostavat joukon uhkia sekä avaruusaluksille että maapallolle.
Avaruusromun lähteet
Roskalla tarkoitetaan tässä tapauksessa ihmisen tekemiä johdannaisia, jotka ovat hyvin erilaisia, mutta liittyvät suoraan ihmisen toimintaan. Esimerkiksi luonnossa esiintyvät meteoroidit eivät aiheuta uhkaa, toisin kuin ihmisen aiheuttama jäte, joka aiheuttaa uhkia, koska se pysyy pitkään matalalla Maan kiertoradalla.
Joten, mistä vaaralliset roskat tulevat avaruudesta? Suurin osa onsyntyy satelliittien laukaisuissa ja muiden ajoneuvojen laukaisuissa kiertoradalle. Tällaisissa prosesseissa mukana on välttämättä mukana miehitettyjä tai automaattisia aluksia, jotka jättävät jälkeensä teknisiä esineitä ja tarvikkeita. Vaarallisin tämänk altaisen saastumisen lähde on kiertoradalla olevien satelliittien ja laivojen tuhoutuminen, jonka seurauksena avaruuteen jää hallitsemattomia laitteita ja lentokoneiden rakenneosia. Laitteiston törmäysten jälkeiset tai suunnitellun jätteen vapautumisen jälkeiset sirpaleet eivät sinänsä muodosta vakavaa uhkaa yhdessäkään. Pitkäaikaisessa kertymisessä muodostuu kuitenkin suuria esineitä, joilla on usein korkea radioaktiivinen potentiaali, mikä vaikeuttaa niiden tuhoamista.
Vaarallisen jätteen muodostumisprosesseissa merkittävä rooli on aggressiivisessa ympäristössä avaruusobjekteista peräisin olevien roskien "iän" hajoamisen vaikutuksilla. Kosminen pöly, säteily, äärimmäiset lämpötilat, hapen hapettuminen jne. vaikuttavat negatiivisesti samoihin roskien kerääntymiseen. Näin ollen on käsiteltävä törmäysvaaran fyysisten elementtien lisäksi hallitsemattomia ja räjähtäviä materiaaleja, jotka lisäävät riskiä. katastrofeista.
Avaruusromun tarkkailu
Avaruusromun olemassaoloon liittyvät vaarat edellyttävät myös jatkuvaa maapallon kiertoradan tutkimusta. Erikoislaitteet skannaavat ihmisen aiheuttamaa jätettä useiden ominaisuuksien mukaan, mukaan lukien koko, massa, muoto, nopeus,liikerata, koostumus jne. Riippuen etäisyydestä Maasta, käytetään tiettyjä laitteita. Esimerkiksi LEO-järjestelmän matala Maan kiertorata kattaa tavanomaisesti etäisyyden 100-2000 km. Radiotekniikka, tutka, optiset, optoelektroniset, laser- ja muut laitteet avaruusromun tarkkailuun toimivat tällä spektrillä. Samaan aikaan kehitetään erityisiä algoritmeja näillä laitteilla vastaanotettujen tietojen analysoimiseksi. Hajanaisen tiedon yhdistämiseksi käytetään monimutkaisia matemaattisia laskennallisia malleja, jotka antavat suhteellisen täydellisen kuvan siitä, mitä tietyllä havainnointialueella tapahtuu.
Huolimatta huipputeknisten seurantamenetelmien käytöstä, pienten, jopa muutaman millimetrin pienten hiukkasten jäljittämisessä on edelleen ongelmia. Tällaisia fragmentteja voidaan tutkia vain osittain laivan antureilla, mutta tämä ei riitä kattavan tiedon saamiseksi esimerkiksi kohteen kemiallisesta koostumuksesta. Yksi tällaisten hiukkasten seurannan suunnasta on ns. passiivinen mittaus. Aikoinaan tämän periaatteen mukaan tutkittiin Maahan palautetun Mir-avaruusaseman komponentteja. Tämän tekniikan ydin on rekisteröidä tutkittujen hiukkasten vaikutukset laitteen pintaan avoimessa tilassa. Laboratorioissa analysoitiin erilaisia vaurioita, jotka mahdollistivat lisätietoa avaruusjätteistä. Nykyään kosmonautien ryhmät työskentelevät tällä tutkimuspolulla suoraan kiertoradalla tarkastaen toimivien avaruusalusten pintoja.
Roskien jakautuminen Maan lähiavaruudessa
Ulkoavaruuden tarkkailu osoittaa erityyppisten jätteiden epätasaisen jakautumisen kiertoradalla. Suurimmat klusterit havaitaan matalan kiertoradan alueella - erityisesti korkeisiin kiertoradoihin verrattuna tiheysero voi olla tuhatkertainen. Samaan aikaan klustereiden tiheyden ja hiukkaskokojen välillä on suhde. Keskikokoisten roskien tiheys on yleensä pienempi korkeilla kiertoradoilla kuin matalilla kiertoradoilla pienemmässä suhteessa karkearaeisiin elementteihin verrattuna.
Avaruusjätteen jakautumisen ominaisuuksiin Maan ympärillä vaikuttavat useat tekijät, joihin lukeutuvat alkuperäominaisuudet. Esimerkiksi aseman tai satelliittien osien tuhoutumisen seurauksena muodostuneilla pienillä fragmenteilla on epävakaat nopeusvektorit. Mitä tulee suuriin roskoihin, korkean dynamiikkansa ansiosta se pystyy saavuttamaan korkeita korkeuksia jopa 20 000 km: iin ja leviämään myös geostationaariseen renkaaseen. 2000 km:n tasolla jakautuminen on epätasaista, ja tiheyspisteet lisääntyvät erityisesti 1000 ja 1500 km:n kohdalla. Muuten, geostationaarinen kiertorata on tukkeutunein, ja sen alueella on havaittavissa suuri taipumus ajelehtia.
Avaruusromun kehitystrendit
Avaruustutkijat ovat enemmän huolissaan mahdollisista kuin nykyisistä uhistaroskia Maan kiertoradalla. Tällä hetkellä tutkimukset viittaavat saastumisasteen nousevan 4-5 % vuodessa. Lisäksi avaruusalusten laukaisujen roolia ei ole vielä luotettavasti arvioitu vieraiden kappaleiden populaation kasvun kann alta eri kiertoradoilla. Suuret esineet ovat ennustettavissa, mutta kuten jo todettiin, rajallinen tieto pienistä roskista edes lähiavaruudessa ei salli meidän puhua suurella objektiivisella asteella massajätteen ominaisuuksista. Tästä huolimatta tutkijat tekevät kaksi yksiselitteistä johtopäätöstä pienistä roskista:
- Tuhoamisen seurauksena muodostuvien pienten hiukkasten tilavuus kasvaa tasaisesti törmäysten määrän lisääntyessä. Sekä laboratorio-olosuhteissa että teoreettisissa tutkimuksissa osoitettiin, että pienet fragmentit muodostavat merkittävän osan tuhokohteista erotetuista alkuaineista.
- Hyvin pienet hiukkaset samojen törmäystuotteiden muodossa ovat alttiimpia ulkoisten voimien negatiivisille vaikutuksille. Hajoamisen vaikutus, kun roskat ovat aggressiivisissa olosuhteissa pitkään, vähentää todennäköisyyttä luotettavan arvion antamisesta tällaisten kertymien tulevaisuudesta.
On selvää, että ongelmat roskien löytämisessä avaruudesta vain pahenevat, mikä edellyttää asianmukaisten toimenpiteiden toteuttamista. Mutta vaikka avaruuteen liittyvät projektit suljettaisiin kokonaan, Maan kiertorata tukkeutuu edelleen olemassa olevien saasteelementtien törmäyksen seurauksena luonnonhiukkasten kanssa. Inertialla tämä prosessi jatkuu vielä ainakin 100vuotta.
Avaruussaasteiden vaikutustyypit
Avaruusromun vaikutuksen vaarallisimmat negatiiviset seuraukset ovat seuraavat:
- Ekologiset vahingot maapallolle. Teknogeenisen jätteen esiintyminen maapallon kiertoradalla itsessään aiheuttaa ekologisen taustan muutoksen ja loukkaa ympäristön alkuperäistä puhtautta. Tähtitieteilijöiden-tarkkailijoiden mukaan Maan lähiavaruuden läpinäkyvyyden vähentämisprosessi etenee jo, mikä selittää myös radiolaitteiden toiminnan häiriöiden esiintymisen. Suoraan maapallon os alta voidaan todeta putoavien komponenttien vaara, joissa on polttoainemateriaaleja, jotka varmistavat suihkumoottoreiden toiminnan.
- Roskat putoavat maan päälle. Ilman radioaktiivista vaikutusta ihmisen aiheuttaman jätteen putoaminen lähiavaruudesta voi johtaa katastrofaalisiin seurauksiin. Tähän mennessä suurimpien laskeutuneiden esineiden massa oli enintään 100 tonnia, mutta tämä ei aiheuttanut vakavaa uhkaa planeetalle. Toisa alta, kun Maan kiertoradan esteen voimakkuus kasvaa, tämä skenaario muuttuu yhä synkemmäksi.
- Avaruustörmäysvaara. Älä aliarvioi avaruusromun haittoja lentotukeen käytettäville laitteille. Samat suurten ja pienten hiukkasten vaikutukset voivat aiheuttaa merkittäviä häiriöitä laitteiden toiminnassa ja suuret onnettomuudet vaarantavat mahdollisuudet kalliiden kunnianhimoisten projektien toteuttamiselle.
Törmäysvahinkojen arviointijärjestelmätroskaa
Ensinnäkin jo vakiintunutta käytäntöä avaruusalusten pintaan kohdistuvien vaikutusten analysoimiseksi sovelletaan kosmonautien itsensä suorittaman ulkoisen tutkimuksen avulla. Kuten edellä mainittiin, tällaisten tutkimusten tuloksia voidaan edelleen käyttää jätteiden ominaisuuksien määrittämiseen. Tarkimmat analyyttiset tiedot antavat kuitenkin vain laboratoriokokeet, joissa kohdemateriaaleja käsitellään keinotekoisesti. Jäljitelmä laitteiden törmäyksestä avaruudessa olevien roskien kanssa toteutetaan erittäin nopeilla iskuilla. Lisäksi saatua tietoa käsitellään tietokoneella ja digitaalisella mallinnuksella analysoimalla vaurion ominaisuuksia ja iskun mekaniikkaa kohdekohteeseen. Tärkeimpiä indikaattoreita ovat sellaiset ominaisuudet kuin lujuus, toimivuuden säilyminen, yksittäisten komponenttien kestävyys, pirstoutumisaste jne.
Avaruusromun uhkatason määrittäminen
Jopa kiertorata-asemien ja avaruuskompleksien suunnitteluvaiheessa otetaan huomioon törmäysmahdollisuus erityyppisten roskien kanssa. Optimaalisen suunnittelun luotettavuuden laskemiseksi käytetään tietoja tietystä ympäristöstä, jossa laitetta käytetään. Samanaikaisesti uhkien arvioinnissa käytettävien kokeellisten ja analyyttisten menetelmien epätarkkuus on edelleen merkittävä ongelma. Avaruudessa olevia roskia voidaan tutkia vain tietyin olettamuksin, mikä tekee suunnittelijoiden vaikeaksi valmistaa ajoneuvoja oikein nopeisiin törmäyksiin. vartenLikimääräiseen uhanarviointiin käytetään käsitettä yleiset avaruusromuvirrat, joita voidaan mahdollisesti kohdata avaruusaluksen reitillä. Lisätiedot näkyvät virtauksen tiheydestä, nopeudesta, iskukulmista ja odotettujen vaikutusten määrästä.
Tapoja vähentää roskien aiheuttamia uhkia avaruudessa
Avaruusromun tarkkailun ja luonnehdinnan suhteellisen alhainen taso ennusteineen on vain osa ongelmaa. Tässä vaiheessa asiantuntijat kohtaavat useita kysymyksiä, jotka liittyvät ihmisen aiheuttaman jätteen negatiivisten vaikutusten riskien vähentämiseen ulkoavaruudessa. Nykyään tämän ongelman ratkaisemiseksi harkitaan kahta suuntaa. Ensinnäkin tämä on lentojen yleistä vähentämistä sekä teknisten prosessien minimoimista, jotka johtavat kiertoradan tukkeutumiseen eri tasoilla. Toiseksi voimme puhua ajoneuvojen rakenteellisesta optimoinnista vähentämällä osia, joista saattaa tulla avaruusromua. Avaruuden valvontajärjestelmissä kiinnitetään nykyään erityistä huomiota radioaktiivisten aineiden saastumiseen. Tämä koskee moottorin pakokaasutuotteiden minimoimista täysin uusiin polttoaineresursseihin siirtymiseen asti.
Näkymät lähiavaruuden roskien torjuntaan
Aktiivinen työ avaruustoiminnan säätelyn eteen globaalilla tasolla antaa aihetta optimismiin arvioitaessa tilanteen kehittymistä tulevaisuudessa. Huolellinen asenne kiertorataympäristöjen puhtauteen sisältyy suurimpien v altioiden strategisten ohjelmien käsitteisiin, jotka edistävätsuurin panos taistelussa roskia vastaan avaruudessa. Pienten ja suurten hiukkasten puhdistaminen ja poistaminen monikulmioradoille on yksi avainalueista avaruuden puhdistamisessa ihmisen aiheuttam alta saasteelta, mutta tehokkaita menetelmiä tämän konseptin toteuttamiseksi ei ole vielä olemassa. Tämä on teknisesti vaikea tehtävä, joten tällä hetkellä pääpaino on edelleen tavoissa optimoida ihmisen toimintaa avaruudessa.
Johtopäätös
Yksi radikaaleista tavoista ratkaista avaruusromuongelmia on lopettaa kokonaan kiertorata-asemien ja satelliittien laukaisu, kunnes ilmaantuu uusia ja edullisempia tapoja puhdistaa maata lähellä olevaa ympäristöä. Mutta tämä suunta on myös utopistinen useista taloudellisista ja teknologisista syistä johtuen. Edellytyksiä tilanteen muuttamiselle parempaan on kuitenkin olemassa. Vaikka katsoisit useita vuosikymmeniä taaksepäin, voit huomata perustavanlaatuisia muutoksia henkilön asenteessa tähän ongelmaan. Joten jos Mir-avaruusaseman toiminnan aikana tavanomainen käytäntö oli miehistön jätetuotteiden suora vapauttaminen, niin tänään tätä on mahdotonta kuvitella. Yhä tiukemmat säännöt otetaan käyttöön säätelemään avaruudessa olemisen prosesseja. Tästä ovat osoituksena myös kansainväliset sopimukset, joiden mukaan avaruustoimintaan osallistuvat maat ovat velvollisia noudattamaan maapallon lähiympäristön ekologisen tilanteen kielteisten vaikutusten vähentämisen periaatteita.
