Всего за 399 руб. Купить полную версию
Проблема засорённости околоземного космического пространства так называемым "космическим мусором" возникла сразу же после запусков первых искусственных спутников Земли в конце пятидесятых годов. По данным, опубликованным Управлением ООН по вопросам космического пространства в октябре 2009 года, "вокруг Земли вращается около 300 тысяч обломков мусора" [109]. В настоящее время по разным оценкам в районе низких околоземных орбит (НОО) вплоть до высот около 2000 км находится до 5 тысяч тонн техногенных объектов. На основе статистических оценок делаются выводы, что общее число объектов подобного рода (поперечником более 1 см) достаточно неопределенно и может достигать ~ 100 000.
Большинство этих объектов находится на орбитах с высоким наклонением, плоскости которых пересекаются, поэтому средняя относительная скорость их взаимного пролёта составляет – 10 км/с, и столкновение любого из этих объектов с действующим космическим летательным аппаратом может повредить его или вывести из строя.
Вклад в создание космического мусора и орбитальных отходов по странам: Китай – 40 %; США – 27,5 %; Россия – 25,5 %; остальные страны – 7 % [104].
В настоящее время нет реально приемлемых методов очистки космического пространства от отходов и мусора, основное внимание в будущем будет уделено мерам контроля, исключающим образование таких объектов. Это – предотвращение орбитальных взрывов, увод отработавших ресурс космических аппаратов на орбиты захоронения, торможение об атмосферу и т. п.
Отметим, что события столкновения космических аппаратов между собой и с орбитальным мусором имеют малую, но не нулевую вероятность.
За тридцатилетний период произошло более десятка таких происшествий. Назовём наиболее заметные инциденты [16].
В 1983 году песчинка диаметром менее 1 мм оставила серьёзную трещину на иллюминаторе шаттла [105]. В 1996 году на высоте около 660 км французский спутник столкнулся с фрагментом третьей ступени французской же ракеты Arian [106]. В 2001 году МКС едва не столкнулась с семикилограммовым прибором, утерянным американскими астронавтами [105]. В 2006 году из-за контакта с космическим мусором произошла авария спутника Экспресс-АМН [107]. В 2009 году коммерческий спутник американской компании спутниковой связи Iridium, выведенный на орбиту в 1997 году, столкнулся с военным российским спутником связи "Космос-2251", запущенным в 1993 году и выведенным из эксплуатации в 1995 году.
При столкновении спутника с орбитальными отходами часто образуется новый мусор (так называемый синдром Кесслера), что приводит к неконтролируемому каскадному росту засорённости ОКП.
Приведём важнейшие события, повысившие засорённость ОКП и безопасность эксплуатации спутниковых систем.
1. Испытание Китаем противоспутниковой ракеты в январе 2007 г. 11 января 2007 г. на высоте 865 км китайская ракета уничтожила отработавший свой срок китайский спутник "Фэнъюнь", столкнувшись с ним встречным курсом. В результате появилось более 2000 новых обломков размером в несколько сантиметров и более, то есть, засорённость космоса поднялась сразу на 22 %.
2. Ликвидация США неисправного спутника. 20 февраля 2008 г. на высоте 250 км ракета SM-3 уничтожила неисправный спутник-шпион, имеющий в баках около 400 кг ядовитого гидразина.
3. Столкновение российского и американского спутников. 10 февраля 2009 года на высоте около 790 километров над северной частью Сибири зафиксировано столкновение двух искусственных спутников в ОКП. Спутник связи "Космос-2251", запущенный в 1993 году и выведенный из эксплуатации, столкнулся с коммерческим спутником американской компании спутниковой связи Иридиум. В результате столкновения образовалось около 600 обломков, большая часть которых осталась на прежней орбите [108].
В заключение отметим, что в атомный век были засорены огромные пространства Земли, на очистку которых понадобились многомиллиардные затраты. Теперь оказалось засоренным и околоземное пространство, очистить которое куда более сложно и дорого. С 1957 по 1998 год только Россия и США произвели около 5 тысяч запусков летательных аппаратов, ещё несколько сотен запусков были осуществлены другими странами. На орбитах разных высот побывало несколько десятков тысяч объектов различного назначения. А ведь каждый из запусков оставляет в космосе свой след: это и остатки ракетоносных систем, и оборудование с потерпевших неудачу экспериментов, спутники и космические аппараты, выработавшие свой ресурс, но вовсе не исчезнувшие с орбиты бесследно. Все они успели сформировать вокруг Земли целый "арсенал" различных космических приспособлений и их фрагментов, большинство из которых стало опасным мусором. Отработавшие на высотах ~ 1000 км спутники продолжат своё существование в течение многих сотен лет, причём, чем выше их орбита, тем продолжительнее срок "жизни" этого ставшего ненужным и вредным груза. Со временем изделия разрушаются, пополняя "мусорное облако" обломков вокруг нашей планеты.
Свой негативный вклад в увеличение гигантской космической свалки вносят и космонавты, теряющие при выходе в открытый космос такие прозаические предметы, как перчатки, отвертки и даже кинокамеры. Мусорные мешки, использованные за период эксплуатации станции "Мир", и превратившиеся в лёд отбросы космонавтов тоже кружат в этом вихре.
По данным специалистов НАСА, мусора и отходов на орбите стало так много, что его количество перешло в новое качество. Даже если прекратить запускать корабли в космос уже сейчас, к 2055 году только за счёт фрагментации уже имеющихся на орбите объектов искусственного происхождения число вновь образующихся обломков начнёт превышать количество падающих на Землю и сгорающих в атмосфере планеты. Орбитальная свалка начнёт "саморазмножаться", что поставит под сомнение возможность безопасных полётов в космос вообще. По данным 2003 года, из более чем 9300 искусственных объектов на орбите активны лишь 6 %, и процент полезных изделий в ОКП неуклонно уменьшается.
2.3. Отбросы антропогенные
Отбросы являются одними из наиболее массовых экскретов и играют важную роль в жизни современного человека. Обобщённое понятие отбросов приведено в разделе 1.2. нашей книги. Отбросы антропогенные (человека и всего с ним связанного) включают в себя:
– отходы его жизнедеятельности, включая отходы медицинских процедур и вмешательств;
– отходы приготовления продуктов питания, некачественные или несъедобные по каким либо причинам продукты питания, испортившиеся или потерявшие привлекательность;
– сельскохозяйственные отходы (животноводства, птицеводства, рыбоводства);
– побочные биологические объекты (погибшие при опытах и испытаниях объекты флоры и фауны, погибшие при эпизоотиях домашние животные и птицы).
В процессе развития человеческого общества люди научились эффективно и рационально использовать огромную массу отбросов, возникающих при хозяйственной деятельности и в процессе их жизнедеятельности. Рассмотрим наиболее распространённые экскреты этого вида и полезное их использование.
Практически все отбросы пригодны для приготовления органических удобрений – удобрений, содержащих элементы питания растений преимущественно в форме органических соединений [81,82].
Органические удобрения состоят из веществ животного и растительного происхождения, которые, разлагаясь, образуют минеральные вещества, при этом в приземный слой выделяется диоксид углерода, необходимый для фотосинтеза растений. Кроме того, органические удобрения благотворно влияют на водное и воздушное питание растений, способствуют развитию почвенных бактерий и микроорганизмов, которые живут в симбиозе с корнями овощных культур и помогают им получить доступные питательные элементы. К органическим удобрениям относят навоз, торф, компост, птичий помёт, перегной и другие экскретные материалы….
Навоз используют в сельском хозяйстве в огромных количествах [83]. При созревании навоза в нём бурно развиваются микробиологические процессы, характер которых зависит от его состава и условий хранения. Наилучшим способом хранения навоза считают приготовление "холодного" навоза при немедленном его уплотнении в навозохранилище.
Сейчас как у нас, так и за рубежом усиленно обсуждается вопрос о переработке жидкого навоза индустриальными методами на местах его скопления. В большинстве предложений авторы останавливаются на термофильном брожении навоза. Это приводит к его обеззараживанию и накоплению большой микробной массы, богатой белком. После механического удаления воды получается твёрдая масса, содержащая 20–25 % белка. Она может быть использована в качестве добавки в комбикорм.
С навозом в почву попадает огромное количество микроорганизмов. Разлагая органическое вещество, они переводят его в легкорастворимые, доступные для растений соединения. Микроорганизмы составляют около 1 % общей массы навоза. При разложении его выделяется углекислый газ, используемый растениями в процессе фотосинтеза.
Благоприятное влияние навоза на физические свойства почв заключается в том, что тяжёлые глинистые почвы становятся более рыхлыми, повышается проницаемость их для воды и воздуха, а песчаные и супесчаные, наоборот, – более вязкими, лучше задерживающими влагу. Навоз способствует улучшению структурности почвы. Особенно ценен навоз тем, что он представляет собой полное медленно действующее удобрение, то есть питательные вещества из него переходят в доступные растениям соединения не сразу, а постепенно, в течение пяти-шести лет и даже дольше.
Перепревший навоз, или перегной, содержит почти в два раза больше азота и в два-четыре раза больше фосфора и калия, чем свежий. Для получения одной части перегноя расходуется три-четыре части свежего навоза.