Processen med rumudforskning, som praktisk t alt begyndte i midten af det 20. århundrede, præsenteres norm alt på den positive side som et nyt stadie i udviklingen af videnskabelig og teknologisk viden. Men allerede efter lanceringen af den første satellit begyndte en helt anden negativ proces parallelt, forbundet med tilstopning af kredsløb nær Jorden. Menneskeskabt affald i rummet udgør en lang række trusler mod både rumfartøjer og Jorden.
Kilder til rumaffald
Affald refererer i dette tilfælde til derivater af menneskeskabt natur, som er meget forskelligartede, men er forbundet med direkte menneskelig aktivitet. For eksempel udgør naturligt forekommende meteoroider ikke en trussel, i modsætning til menneskeskabt affald, som udgør trusler på grund af dets lange ophold i lav kredsløb om Jorden.
Så, hvor kommer det farlige affald fra i rummet? Det meste er detgenereret under satellitopsendelser og opsendelser af andre køretøjer i kredsløb. I sådanne processer er ledsagende bemandede eller automatiske skibe nødvendigvis involveret, som efterlader tekniske genstande og forbrugsstoffer. Den farligste kilde til forurening af denne art er ødelæggelsen af satellitter og skibe i kredsløb, som et resultat af hvilket ustyret udstyr og strukturelle dele af fly forbliver i rummet. I sig selv udgør fragmenterne efter udstyrsnedbrud eller i færd med den planlagte frigivelse af affald ikke en alvorlig trussel i et enkelt nummer. Men ved langvarig ophobning dannes der store genstande, ofte med et højt radioaktivt potentiale, hvilket gør det vanskeligt at ødelægge dem.
En væsentlig rolle i processerne for dannelse af farligt affald spilles af virkningen af "alderens" nedbrydning af affald fra rumobjekter i et aggressivt miljø. De samme ophobninger af affald påvirkes negativt af kosmisk støv, stråling, ekstreme temperaturer, iltoxidation osv. Man skal altså ikke kun forholde sig til fysiske elementer, der udgør en trussel om kollision, men med ukontrollerede og eksplosive materialer, der øger risikoen. af katastrofer.
Overvågning af rumaffald
De eksisterende farer forbundet med tilstedeværelsen af rumaffald nødvendiggør også konstant forskning i kredsløb nær Jorden. Specielle enheder scanner menneskeskabt affald i henhold til flere karakteristika, herunder størrelse, masse, form, hastighed,bane, sammensætning osv. Afhængigt af afstanden fra Jorden bruges der bestemt udstyr. For eksempel dækker LEO-systemets lave kredsløb om jorden konventionelt en afstand fra 100 til 2000 km. Radioteknik, radar, optisk, optoelektronisk, laser og andre enheder til at observere rumaffald opererer i dette spektrum. Samtidig udvikles specielle algoritmer til at analysere den information, der modtages på disse enheder. For at kombinere et sæt fragmenterede data bruges komplekse matematiske beregningsmodeller, som giver et relativt komplet billede af, hvad der sker i et bestemt observationsområde.
På trods af brugen af højteknologiske overvågningsmetoder er der stadig problemer med at spore små partikler så små som et par millimeter. Sådanne fragmenter kan kun delvist studeres af indbyggede sensorer, men dette er ikke nok til at opnå omfattende information, for eksempel om den kemiske sammensætning af objektet. En af retningerne for overvågning af sådanne partikler er den såkaldte passive måling. På et tidspunkt, ifølge dette princip, blev komponenterne i rumstationen Mir, der vendte tilbage til Jorden, undersøgt. Essensen af denne teknologi er at registrere virkningerne af de undersøgte partikler på overfladen af apparatet i åbent rum. I laboratorier blev forskellige typer skader analyseret, hvilket gjorde det muligt at få yderligere information om rumaffald. I dag arbejder hold af kosmonauter langs denne forskningsvej direkte i kredsløb og inspicerer overfladerne på rumfartøjer i drift.
Fordeling af affald i det nære Jord-rum
Overvågning af det ydre rum indikerer en ujævn fordeling af affald af forskellige typer i baner. De største klynger observeres i området med lav kredsløb - især sammenlignet med høje baner kan forskellen i tæthed være tusindfold. Samtidig er der en sammenhæng mellem tætheden af klynger og partikelstørrelser. Den rumlige tæthed af mellemstore affald er norm alt lavere i høje baner end i lave baner i en mindre andel sammenlignet med groftkornede elementer.
Karakteristikaene ved fordelingen af rumaffald rundt om Jorden er påvirket af en række faktorer, heriblandt oprindelsen. For eksempel har små fragmenter dannet som følge af ødelæggelsen af dele af stationen eller satellitter ustabile hastighedsvektorer. Hvad angår stort affald, er det på grund af dets høje dynamik i stand til at nå store højder op til 20.000 km og spredes også i den geostationære ring. På 2000 km niveau er der en ujævn fordeling med punkter med tæthedsstigning ved især 1000 og 1500 km. Den geostationære bane er i øvrigt den mest tilstoppede, og i dens område registreres en høj tendens til afdrift af affald.
Udviklingstendenser for rumaffald
Rumforskere er mere bekymrede over potentielle snarere end aktuelle trusleraffald i jordens kredsløb. I øjeblikket tyder undersøgelser på en stigning i forureningsgraden med 4-5 % om året. Desuden er rollen af opsendelser af rumfartøjer endnu ikke blevet pålideligt vurderet i forhold til væksten af befolkningen af fremmedlegemer i forskellige baner. Store objekter er modtagelige for prognoser, men som allerede nævnt tillader den begrænsede information om små affald, selv i det nære rum, os ikke at tale med en høj grad af objektivitet om egenskaberne ved masseaffald. På trods af dette drager forskerne to utvetydige konklusioner om småt affald:
- Mængden af små partikler, der dannes som følge af ødelæggelse, stiger støt med stigningen i antallet af kollisioner. Både i laboratorieforhold og i teoretiske undersøgelser blev det vist, at små fragmenter udgør en betydelig del af grundstoffer, der er adskilt fra genstande til ødelæggelse.
- Meget små partikler i form af de samme kollisionsprodukter er mere modtagelige for de negative virkninger af eksterne kræfter. Effekten af nedbrydning, når affald er under aggressive forhold i lang tid, reducerer sandsynligheden for en pålidelig vurdering af fremtiden for sådanne ophobninger.
Det er klart, at problemerne med at finde affald i rummet kun bliver værre, hvilket kræver vedtagelse af passende foranst altninger. Men selv med en fuldstændig lukning af rumrelaterede projekter, vil Jordens kredsløb fortsætte med at blive tilstoppet som følge af kollisionen af eksisterende forureningselementer med naturlige partikler. Ved inerti vil denne proces fortsætte i mindst yderligere 100år.
Typer af virkninger af rumforurening
De farligste negative konsekvenser fra påvirkning af rumaffald omfatter følgende:
- Økologisk skade på jorden. I sig selv medfører tilstedeværelsen af teknogene affald i kredsløbet nær Jorden en ændring i den økologiske baggrund og krænker miljøets oprindelige renhed. Ifølge astronomer-observatører skrider processen med at reducere gennemsigtigheden af nær-jordens rum allerede frem, hvilket også forklarer tilstedeværelsen af interferens med driften af radioudstyr. Direkte for Jorden kan man bemærke faren for faldende komponenter med brændstofmaterialer, der sikrer driften af jetmotorer.
- Affald falder til Jorden. Selv uden en radioaktiv effekt kan faldet af menneskeskabt affald fra det nære rum føre til katastrofale konsekvenser. Til dato havde de største landede objekter en masse på ikke mere end 100 tons, men dette udgjorde ikke en alvorlig trussel mod planeten. På den anden side, efterhånden som intensiteten af obstruktionen af Jordens kredsløb stiger, vil dette scenarie blive mere og mere dystert.
- Rumkollisionsfare. Undervurder ikke skaden af rumaffald til det udstyr, der bruges til flystøtte. De samme påvirkninger af store og små partikler kan føre til betydelige forstyrrelser i driften af enheder, og store ulykker bringer udsigterne til gennemførelse af dyre ambitiøse projekter i fare.
Systemer til vurdering af ulykkesskaderskrald
Først og fremmest anvendes den allerede etablerede praksis med at analysere virkningerne på rumfartøjets overflade ved ekstern undersøgelse af kosmonauterne selv. Som nævnt ovenfor kan resultaterne af sådanne undersøgelser yderligere bruges til at bestemme karakteristika for affald. Den mest nøjagtige analytiske information leveres dog kun af laboratorietests, hvor målmaterialerne er kunstigt påvirket. En efterligning af en kollision af udstyr med affald i rummet realiseres gennem ultra-højhastighedspåvirkninger. Yderligere, ved hjælp af computer og digital modellering, behandles de opnåede data med en analyse af skadens karakteristika og mekanikken for påvirkningen af målobjektet. Blandt de vigtigste indikatorer er sådanne egenskaber som styrke, bevarelse af funktionalitet, overlevelse af individuelle komponenter, graden af fragmentering osv.
Bedømmelse af trusselsniveauet for rumaffald
Selv på designstadierne af orbitale stationer og rumkomplekser tages der højde for muligheden for kollision med forskellige typer affald. For at beregne den optimale designpålidelighed anvendes data om det specifikke miljø, hvor enheden skal bruges. Samtidig er unøjagtigheden af eksperimentelle og analytiske metoder til vurdering af trusler stadig et væsentligt problem. Affald i rummet kan kun undersøges til en vis grad af antagelser, hvilket gør det vanskeligt for designere at forberede køretøjer ordentligt til højhastighedskollisioner. TilTil en omtrentlig trusselsvurdering bruges begrebet generelle strømme af rumaffald, som potentielt kan stødes på rumfartøjets vej. Yderligere data vises om fluxtæthed, hastighed, angrebsvinkler og antallet af forventede påvirkninger.
Måder at reducere trusler fra affald i rummet
Det relativt lave niveau af overvågning og karakterisering af rumaffald med dets forudsigelse er kun en del af problemet. På nuværende tidspunkt står specialister over for en række problemer relateret til at reducere risikoen for den negative påvirkning af menneskeskabt affald i det ydre rum. I dag overvejes to retninger for at løse dette problem. For det første er dette en generel reduktion af flyvninger samt minimering af teknologiske processer, der fører til tilstopning af baner på forskellige niveauer. For det andet kan vi tale om den strukturelle optimering af køretøjer med reduktion af dele, der potentielt kan blive rumaffald. Særlig opmærksomhed i rumkontrolsystemer er i dag afsat til forurening med radioaktive stoffer. Det drejer sig om minimering af motorens udstødningsprodukter frem til overgangen til fundament alt nye brændstofressourcer.
Udsigter for kampen mod affald i det nære rum
Aktivt arbejde hen imod regulering af rumaktiviteter på glob alt plan giver grund til optimisme i vurderingen af udviklingen af situationen i fremtiden. Omhyggelig holdning til renheden af orbitale miljøer er inkluderet i koncepterne for strategiske programmer i de største stater, som bidragerdet største bidrag til kampen mod affald i rummet. Rensning og fjernelse af små og store partikler til polygonbaner er et af nøgleområderne i rensningen af rummet fra menneskeskabt forurening, men der er endnu ingen effektive metoder til at implementere dette koncept. Dette er en teknologisk vanskelig opgave, så hovedvægten i øjeblikket er stadig på måder at optimere menneskelige aktiviteter i rummet på.
Konklusion
En af de radikale måder at løse problemer med rumaffald er helt at stoppe med at opsende orbitale stationer og satellitter, indtil nye og mere overkommelige metoder til at rense omgivelserne nær Jorden dukker op. Men denne retning er også utopisk på grund af en række økonomiske og teknologiske årsager. Ikke desto mindre er der forudsætninger for at ændre situationen til det bedre. Selvom man ser flere årtier tilbage, kan man bemærke grundlæggende ændringer i personens selv holdning til dette problem. Så hvis under driften af Mir-rumstationen var den sædvanlige praksis den direkte frigivelse af besætningens affaldsprodukter, så er dette i dag umuligt at forestille sig. Flere og strengere regler indføres for at regulere processerne ved at være i det ydre rum. Dette er også bevist af internationale konventioner, ifølge hvilke lande, der deltager i rumaktiviteter, er forpligtet til at overholde principperne om at reducere den negative påvirkning af den økologiske situation i det nære Jord-miljø.
