Мусор преграждает путь в Космос. Романов Вадим

К

климат — (греч. klimatos — наклон, имеется в виду наклон земной оси к плоскости эклиптики). Многолетний режим погоды в той или иной местности как результат процессов, непрерывно происходящих в атмосфере и деятельном слое.

климата изменения — длительные (свыше 10 лет) направленные, или ритмические изменения климатических условий на Земле в целом или ее крупных регионах.

коадаптация — взаимное приспособление в ходе эволюции, комета — тело малой плотности, состоящее из газа и пыли (в том числе радикалов CN, С₂, NH, ОН), обращающееся вокруг Солнца по эллиптической орбите (иногда сильно вытянутой). Массы комет в среднем 10¹⁵ кг, время жизни около 100 оборотов вокруг Солнца. Периодические составляют около 4 % от всех комет. Всего известно около 100 короткопериодических комет, имеющих периоды от нескольких лет до нескольких десятков лет. Кометы являются одним из источников пыли в Солнечной системе и околоземном пространстве, загрязняя его.

— долгопериодическая — комета с вытянутой орбитой и периодом, большим 200 лет.

Кордылевского облака — облака естественного космического мусора (межпланетной пыли), располагающиеся в точках либрации L4. L5 системы Земля-Луна впереди и позади Луны на её орбите.

корона солнечная — внешняя часть атмосферы Солнца, расположенная над хромосферой. Температура порядка 10⁶, плотность около 10–16 г/см³.

космос ближний — включающий в себя верхние слои ионосферы и магнитосферу.

М

магнетизм

— земной — магнитное поле Земли, существование которого обусловлено действием постоянных источников, расположенных внутри планеты (гидромагнитное динамо), создающих основной компонент поля (99 %), а также электрических токов в магнитосфере и ионосфере (~1 %).

материя межпланетная — корпускулярное и электромагнитное излучение Солнца, газо-пылевое облако, в которое погружена Солнечная система.

мезопауза — температурный минимум, разделяющий мезосферу и термосферу на высотах 80–90 км.

мезопик — температурный пик на высотах 20–25 км, разделяющий стратосферу и мезосферу. Обусловлен поглощением солнечной радиации озоном.

мезосфера — область земной атмосферы, расположенная непосредственно над стратосферой с температурой 210–270 К на высотах 20-100 км.

метеор — световое явление в атмосфере на высоте 130-80 км, возникающее при попадании и сгорании в ней метеорного тела. Воспринимается как «падающая звезда».

метеорит — остаток упавшего на Землю метеорного тела. В среднем в год выпадает около 2000 метеоритов, составляющих вместе с метеоритной пылью массу около 100 т. Метеориты делятся на три больших класса: железные, каменные и железо-каменные.

метеороид — в общем случае любое метеорное тело в Солнечной системе.

микроклимат — климат приземного слоя воздуха на небольшой территории._

миникометы — рыхлые ледяные тела, покрытые слоем пыли, размерами порядка 10 м, массой около 100 т. При попадании в атмосферу Земли с частотой около 10 в год взрываются, загрязняя ее верхние слои. Энергия взрыва оценивается от нескольких до сотен килотонн.

Млечный Путь — 1. светящаяся полоса на небесной сфере, состоящая из неразрешимых глазом звёзд и туманностей; 2.название нашей Галактики.

мониторинг — (лат. monitor — надзирающий). Наблюдение и оценка состояния природной среды под влиянием антропогенных воздействий с целью рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды. Основным принципом мониторинга является его непрерывность.

— глобальный — слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере Земли и её экосфере, включая все их экологические компоненты и предупреждение о возникающих экстремальных ситуациях.

— околоземного пространства — наблюдения и контроль естественного и антропогенного загрязнения; выработка методов оценки состояния околоземного пространства как части природной среды; разработка прогноза возможных последствий возрастающей антропогенной нагрузки на околоземное пространство.

мусор космический — осколки тел естественного происхождения в околоземном пространстве. Его источниками являются астероиды, кометы и метеорные потоки.

Н

нагрузка антропогенная — степень прямого или косвенного воздействия людей и их хозяйственной деятельности на природу в целом или на ее отдельные экологические компоненты и элементы.

нарушение экологическое — отклонение от обычного состояния экосистемы любого иерархического уровня организации (от биогеоценоза до биосферы). Если оно недостаточно для необратимого разрушения экосистемы, то последняя способна самовосстанавливаться до относительно прежнего состояния в соответствии с принципом Ле Шателье.

ниша экологическая — место вида в природе, включающее как его положение в пространстве, так и функциональную роль в сообществе и положение относительно абиотических условий существования. Всю биосферу можно рассматривать как экологическую нишу человека.

ноосфера — «сфера разума», высшая стадия развития биосферы, когда разумная человеческая деятельность становится главным определяющим фактором её устойчивого глобального развития. Учение о ноосфере разработано В.И. Вернадским.

О

оболочка

— биогеоценотическая — совокупность биогеоценозов поверхности Земли толщиной 200–300 м на суше.

— географическая — природный комплекс, возникший в слое взаимодействия литосферы, гидросферы и атмосферы и сформировавшийся под действием солнечной энергии и органической жизни. Включает в себя нижние слои атмосферы, верхние слои литосферы, почти всю гидросферу и всю биосферу.

океан мировой — глобальная совокупность всех земных океанов и морей объёмом 1,4'10 км³. Занимает 70.8 % земной поверхности.

опасность астероидно-кометная — опасность того, что астероиды и кометы, имеющие вытянутые орбиты с перигелием, близким к Солнцу, могут столкнуться с Землей. Из астероидов к таким принадлежат малые планеты групп Амура, Аполлона, Атона.

осень — время года, переходный климатический сезон между летом и зимой. В астрономическом понимании промежуток времени между моментом осеннего равноденствия и зимнего солнцестояния.

отходы техногенные в космосе — совокупность вышедших из строя космических аппаратов, их обломков, остатки топлива ракет-носителей и собственных атмосфер спутников.

П

панспермия — гипотеза, согласно которой жизнь в виде спор переносится в космосе с одной планеты на другую.

погода космическая — состояние околоземного космического пространства, обусловленное активностью Солнца, условиями в солнечном ветре, магнитосфере, ионосфере и термосфере Земли. Это понятие введено в 1994 г. В настоящее время космическая погода определяется и публикуется каждый день различными организациями, такими как ИЗМИР АН в России или NOAA Space Environment Center Boulder (Colorado) в США.

поток метеорный — 1.явление множественного падения метеоров в течение нескольких часов из одного радианта; 2. рой метеорных тел, движущихся по одной орбите вокруг Солнца. Обычно состоит из тел низкой плотности и является продуктом распада комет.

Принцип

— антропный — разумная жизнь во Вселенной является необходимым следствием её фундаментальных свойств.

— Гюйгенса — жизнь есть космическое явление, в чем-то резко отличное от косной материи.

— Ле Шателье-Брауна — изменение любых переменных в системе в ответ на внешние воздействия идет в направлении компенсации этих воздействий (отрицательная обратная связь).

— Онсагера — наиболее вероятен тот тренд эволюции, на котором обеспечивается минимальная диссипация энергии, то есть эволюция всегда направлена на снижение рассеяния энергии и минимальный рост энтропии.

Природа — замкнутая, самодостаточная, саморазвивающаяся система, которая без вмешательства человека поддерживается в равновесном состоянии (исключение представляют природные катастрофы).

Природная среда — среда обитания и производственной деятельности человека, включая элементы искусственно созданной среды.

Природные ресурсы — ресурсы, образовавшиеся в природной среде в результате природных естественных процессов. Они состоят из природных условий, к которым можно отнести солнечное излучение, тепло Земли, рельеф местности, климат и т. п. и собственно природных ресурсов — элементов литосферы, гидросферы и атмосферы, используемых в производственной деятельности или в сфере потребления. Экономические границы между природными условиями и собственно природными ресурсами подвижны. Использование силы ветра в качестве источника энергии превращает его из просто природного фактора в хозяйственный ресурс.

природопользование рациональное — система деятельности, призванная обеспечить наиболее эффективный режим воспроизводства и экономной эксплуатации природных ресурсов с учетом перспективных интересов развивающегося хозяйства и здоровья людей.

пространство

— межпланетное — область космического пространства, состоящая из вещества, движущегося вокруг Солнца под действием его тяготения внутри его плазмы, пронизанная корпускулярным и электромагнитным излучением.

— околоземное космическое — область от слоев нейтральной земной атмосферы (точнее, нижних орбит зоны пилотируемой космонавтики ~ 160–200 км) вплоть до лунной орбиты или, по некоторым представлениям — до границы сферы действия Земли (930 тыс. км) общим объёмом порядка 10¹⁵—10¹⁸ км³

Процессы

— географические — процессы формирования, функционирования и развития геосистем. Сопровождаются изменением свойств и состава геосистем, их границ и взаимосвязей. Подразделяются на вещественные, энергетические или информационные, а также процессы взаимодействия природы и общества.

— экзогенные — процессы, происходящие на поверхности Земли, обусловленные, главным образом, энергией солнечного излучения, силой тяжести и жизнедеятельностью организмов.

— эндогенные — процессы, происходящие за счёт энергии, выделяемой внутри Земли при магматических, тектонических и метаморфических процессах.

пыль — совокупность мелких взвешенных в атмосфере планеты частиц размерами 10^-410^-6 способных в отличие от дыма оседать при безветрии.

— межзвездная — мелкие твёрдые силикатные и графитовые частицы в межзвездном пространстве, расположенные вместе с межзвёздным газом в плоскости Галактики.

— межпланетная — смесь межзвездной пыли с пылью, образованной кометами и остатками метеорной материи.

С

саморегуляция — способность экологической системы к восстановлению баланса внутренних свойств после какого-либо природного или антропогенного воздействия.

Слой

— пограничный — слой атмосферы планеты, тепловые и динамические свойства которого определяются воздействием её поверхности.

— приземный — пограничный слой воздуха земной тропосферы на высотах до 30–50 м от поверхности.

— D — самая нижняя часть ионосферы Земли (около 60 км), ответственная за отражение радиоволн.

Солнце — ближайшая к Земле звезда, центр нашей планетной системы. Является звездой главной последовательности класса G2V. Диаметр 1 392 000 км, масса 210 кг, средняя плотность 1,4 г/см³. Эффективная температура поверхности порядка 5800 К.

социосфера — часть географической оболочки, входящая в неё наряду со сферой природных ландшафтов; включает в свой состав человеческое общество.

среда — 1.природные тела или явления, окружающие рассматриваемую экосистему и взаимодействующие с ней; 2.совокупность физических (природных) природно-антропогенных (культурных ландшафтов и населённых мест) и социальных факторов жизни человека.

— межпланетная — вещество и поля, заполняющие Солнечную систему. Основными компонентами являются солнечный ветер, межпланетное магнитное поле, частицы высокой энергии, пыль и нейтральный газ. Средняя плотность в районе земной орбиты 10"²⁴ г/см³.

Т

тектит — небольшое тело метеорного происхождения с аморфной стеклообразной структурой. По одной из гипотез, образовались при ударе крупного метеора или астероида о земную поверхность с выделением большого количества теплоты, тело

— метеорное — частица, обращающаяся вокруг Солнца.

— родительское — астероид, комета или другое тело, фрагментом которого является метеорное тело.

техносфера — часть биосферы, коренным образом преобразованная человеком.

У

удар звуковой — звуковая ударная волна, возникающая при превышении летящим телом скорости звука в атмосфере.

Ф

фитосфера — поверхностный слой над Землей (до 150 м), где условия среды в значительной мере определяются зелёной растительностью.

фотосинтез — синтез органических веществ продуцентами с помощью световой энергии.

X

хвост

— кометный — хвост кометы, направленный из головы кометы от Солнца. Его длина достигает в некоторых случаях 10 км, средняя плотность 10–18 г/см³. Под влиянием светового давления отклоняется в сторону, противоположную Солнцу.

Ц

цикл

— солнечный — 11-летняя периодичность солнечной активности. Его нарушения (полное отсутствие пятен) случались за эпоху телескопических наблюдений три раза. Последний — с 1900 г. по 1920 г.

циркуляция атмосферы

— общая — перемешивание слоев атмосферы, обусловленное различным их нагревом солнечным излучением.

— локальная — перенос воздушных масс над сравнительно небольшой территорией или акваторией размером от сотен м до десятков км.

цунами — гигантские волны на поверхности океана, возникающих в результате подводных извержений вулканов, землетрясений, падений крупных астероидов. Могут приводить к глобальным бедствиям катастрофического характера.

Э

эволюция экосистемы (биогеоценоза) — процесс непрерывного, одновременного и взаимосвязанного изменения видов и их взаимоотношений, внедрения новых видов в экосистему и выпадения из нее некоторых видов, ранее в неё входивших, совокупного воздействия на абиотические экологические компоненты и обратного влияния этих измененных компонентов на живые составляющие экосистемы.

экватор

— геомагнитный — большой круг на поверхности Земли, плоскость которого перпендикулярна геомагнитной оси.

— небесный — большой круг небесной сферы, по которому её пересекает плоскость земного экватора.

— планеты — условная линия разреза планеты на две равные полусферы.

экзобиология — комплекс наук об организмах, живущих вне Земли.

экология — (греч. oikos — дом, жилище, местоприбывание, + logos — слово, учение). Наука о взаимоотношении организмов и образуемых ими сообществ с абиотическими и биотическими экологическими факторами.

— глобальная — изучает воздействие различных факторов на биосферу Земли в целом, в частности взаимодействие биосферы Земли и околоземного космического пространства, которое является для нее окружающей средой.

— инженерная — часть промышленной экологии, связанная с разработкой и применением технологических методов регулирования воздействия на окружающую среду.

— космическая — изучает малые пространственно замкнутые системы длительного поддержания жизнедеятельности человека в космических аппаратах.

— космоса — подразумевает у большинства авторов прежде всего изучение антропогенных воздействий на космическое пространство.

— физическая — исследующая взаимосвязь биосферы с окружающей ее средой методами физических наук.

эффект-парниковый — эффект поглощения инфракрасного излучения водяными парами и молекулами углекислого газа, за счёт которого поднимается температура атмосферы (на 40 К в земной атмосфере и на 300 К в атмосфере Венеры).

Я

ядро — центральная часть какого-либо образования.

— земное — центральная часть Земли радиусом около 3400 км со средней плотностью порядка 10 г/см³, состоящая из расплавленного железа с примесью легких элементов.

— кометное — звездообразное тело в голове кометы, состоящее из замороженных газов и пыли.

Приложение № 1

Таблица экскретов и порождаемых ими проблем[1]

Приложение № 2

Выдержки из «Национального стандарта» по требованиям к космическим средствам ограничения техногенного засорения ОКП

1. Область применения

Настоящий стандарт [43] устанавливает общие требования к космическим средствам по ограничению техногенного засорения околоземного космического пространства.

Требования настоящего стандарта распространяются на вновь создаваемые и модернизируемые космические средства научного, социально-экономического (в том числе исследующие дальний космос), коммерческого и специального (оборонного) назначения. Требования настоящего стандарта применяют на всех этапах жизненного цикла космических средств: этапах разработки тактико-технического задания (технического задания) ТТЗ (ТЗ). проектирования, изготовления, ввода в эксплуатацию, эксплуатации, утилизации.

3. Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 околоземное космическое пространство: По ГОСТ 25645.103.

3.2 космическое средство: Техническое средство, включающее в себя орбитальные средства и средства выведения, предназначенное для решения задач освоения и испопьзования космического пространства.

3.3 орбитальное средство: Космическое средство, предназначенное для функционирования на орбите.

3.4 средство выведения: Космическое средство, предназначенное для доставки орбитальных средств с поверхности Земли в заданные обпасти космического пространства с заданными параметрами движения.

3.5 космический объект: По ГОСТ Р 25645.167.

3.6 активное функционирование космического объекта:

Функционирование космического объекта на орбите в соответствии со своим целевым назначением.

3.7 космический мусор: Все находящиеся на околоземной орбите космические объекты искусственного происхождения (включая фрагменты или части таких объектов), которые закончили свое активное функционирование.

3.8 техногенное засорение: Процесс образования новых объектов, пополняющих состав космического мусора в околоземном космическом пространстве.

3.9 операционный элемент: Космический мусор, образующийся при отделении технологических элементов от космического аппарата, ракеты-носителя, разгонного блока в околоземном космическом пространстве в процессе штатных процедур вывода и активного функционирования космического аппарата на орбите.

3.10 пассивация: Удаление всех запасов энергии на борту космического средства, а также его отдельных систем по завершении его функционирования.

3.11 рабочая орбита: Орбита, на которой космический аппарат осуществляет целевое функционирование.

3.12 защищаемая область геостационарной орбиты: Сегмент сферической оболочки околоземного космического пространства, определяемой из условий:

• минимальная высота равна высоте геостационарной орбиты минус 200 км;

— максимальная высота равна высоте геостационарной орбиты плюс 200 км:

— минус 15е < широта плюс 15°;

— высота геостационарной орбиты равна 35786 км.

3.13 защищаемая низкоорбитальная область: Сферическая область околоземного космического пространства с высотой не более 2000 км от поверхности Земли.

3.14 область увода космического объекта (зона захоронения): Область околоземного космического пространства, в которую выводится космический объект после окончания активной работы в целях уменьшения опасности его столкновения с другими космическими объектами.

3.15 высокоэллиптическая орбита: Орбита космического объекта, имеющая эксцентриситет более 0.4.

3.16 время орбитального существования космического объекта:

Период времени от момента выведения космического объекта на рабочую орбиту до его входа в плотные слои атмосферы.

3.17 плотные слои атмосферы: Область атмосферы, в которой космический объект не может двигаться по замкнутой баллистической траектории.

5. Общие положения

5.1 Основными источниками техногенного засорения ОКП являются:

— непреднамеренные взрывы космических средств;

— самоликвидация КА (систем КА) после окончания их активного функционирования или в результате возникновения аварийной ситуации:

— выброс в ОКП операционных элементов (пружин, толкателей, фрагментов пироболтов и др.);

— ступени PH. РБ и КА по завершении их активного функционирования;

— разрушения КО вследствие их столкновений на орбите друг с другом ил и с частицами естественного происхождения;

— выбросы несгоревшего топлива ДУ;

— эрозия материалов с поверхности КА;

— тросовые системы, отделяющиеся после их использования;

— выбросы в ОКП средств обеспечения жизнедеятельности пилотируемых КА.

5.2 Космические средства должны быть сконструированы так. чтобы исключить образование КМ в ОКП. В случаях, если это требование невыполнимо, любое образование КМ должно быть минимизировано по количеству, занимаемой области и срокам пребывания КМ на орбите.

Основными мерами ограничения техногенного засорения ОКП являются:

— предотвращение образования КМ в процессе штатных операций космических средств;

— предотвращение возможных разрушений космических средств, в том числе вследствие их взрыва:

— увод с рабочих орбит космических средств после окончания их активного функционирования;

• предупреждение столкновений космических средтв на орбите;

— сокращение сроков баллистического существования космических средств после окончания их активного функционирования.

5.3 Требования настоящего стандарта к космическим средствам по ограничению техногенного засорения ОКП должны включаться в виде отдельного раздела в ТТЗ (ТЗ) на модернизируемые и вновь создаваемые космические средства.

5.4 В проектную и эксплуатационную документацию на все космические средства должны включаться конкретный состав и содержание конструктивных и организационно-технических мероприятий по реализации требований ТТЗ (ТЗ) по ограничению техногенного засорения ОКП. а также соответствующее обоснование этих мероприятий.

5.5 При планировании программ, проектов или экспериментов, предусматривающих запуск космических средств на орбиту, необходимо, чтобы траектории этих объектов могли надежно определяться с использованием имеющихся средств наблюдения.

5.6 При планировании и выполнении требований раздела 6 должна учитываться стоимость работ по реализации этих требований.

5.7 Органы сертификации при выполнении экспертизы изделий космической техники должны проводить анализ выполнения требований по ограничению техногенного засорения ОКП.

5.8 Каждый случай техногенного засорения ОКП. в том числе не связанный с выполнением требований раздела 6. должен анализироваться, при этом должны выявляться причины возникновения таких ситуаций, разрабатываться рекомендации по их предотвращению.

5.9 Контроль за выполнением заданных требований к изделиям космической техники по обеспечению ограничения техногенного засорения ОКП осуществляет заказчик этих средств.

6. Общие требования к космическим средствам по ограничению техногенного засорения околоземного космического пространства

6.1 Общими требованиями по ограничению техногенного засорения ОКП при выполнении штатных операций должны быть:

— исключение образования фрагментов КМ от средств разделения и отделения полезной нагрузки КА. выполненных на основе пиро-, пневмозамков, толкателей различных типов, предохранительных крышек и пружин приборов КА, а также выброса фрагментов средств разделения на основе пироболтов, удлиненных кумулятивных зарядов, пироножей и пирогильотин;

— исключение выброса фрагментов сопловых заглушек, сопловых крышек и других элементов ДУ;

— втягивание троса внутрь КА после использования тросовых систем;

— исключение неорганизованного выброса в ОКП твердого мусора при использовании пилотируемых орбитальных средств:

— конструкция орбитальных средств, предназначенных для функционирования в области ГСО с тем, чтобы в процессе их функционирования от них не отделялась ДУ. Если отделение ДУ неизбежно, то его следует производить на такой орбите, при движении по которой ДУ всегда будет находиться вне защищаемой области ГСО.

6.2 Общие требования по предотвращению разрушений космических средств

6.2.1 Предотвращение непреднамеренных разрушений орбитальных средств и средств выведения в процессе функционирования При проектировании и разработке орбитальных средств и средств выведения следует проводить анализ возможных эффектов и вероятных отказов, способных привести к случайным разрушениям этих средств.

В процессе функционирования орбитальные средства и средства выведения должны периодически проверяться для выявления и прогнозирования событий, которые могут привести к их разрушениям или потере управляемости. В конструкторской документации на разработку космических средств должны быть предусмотрены мероприятия, которые будут выполняться в случае обнаружения таких событий, включая, в случае невозможности предотвращения этих событий, мероприятия по уводу с орбиты КА и их пассивации.

6.2.2 Предотвращение преднамеренных разрушений космических средств

При проектировании и разработке орбитальных средств и средств выведения следует исключать преднамеренное разрушение орбитальных средств и средств выведения (саморазрушение, преднамеренное столкновение и др.), а также другие действия, которые могут повлечь за собой образование КМ и существенно увеличить риск столкновения с КО.

Допускаются штатные операции разделения орбитальных средств и средств выведения с ядерными энергетическими установками на борту, если указанные штатные операции отвечают требованиям радиационной безопасности [1].

Допускается самоликвидация орбитальных средств и средств выведения непосредственно перед их входом в плотные слои атмосферы для уменьшения риска падения крупных КО на Землю. На штатных орбитах самоликвидация орбитальных средств и средств выведения (в том числе специальных КА) не допускается.

6.2.3 Предотвращение разрушений космических средств после окончания их активного функционирования.

Для предотвращения (сведения к минимуму вероятности возникновения) случайных взрывов орбитальных средств и средств выведения после окончания их активного функционирования необходимо:

а) проводить пассивацию:

— удаление остатков топлива из баков орбитальных средств и средств выведения, а также остатков топлива и газов наддува из всех полостей ДУ, путем дожигания или дренажа для предотвращения случайных разрушений вследствие повышения давления или протекания химических реакций при воздействии факторов космического пространства;

— разрядку батарей и размыкание зарядных пиний:

— стравливание газов из баллонов высокого давления до уровня давления, гарантирующего отсутствие возможности любых разрывов и разрушений, приводящих к образованию КМ;

— разгрузку (прекращение вращения) маховиков, гироскопов и других аналогичных механических устройств;

б) сохранять трубопроводы системы терморегулирования в герметизированном состоянии;

в) применять такую конструкцию пиротехнических элементов космических средств, чтобы исключалось их срабатывание под действием ударов частиц КМ.

Примечание — Требования 6.2.1 не относятся к космическим средствам, для которых предусмотрен контролируемый вход в атмосферу Земли с целью уничтожения (затопления) по завершении их активного функционирования.

6.3 Общие требования к предотвращению столкновений космических средств с космическими объектами

6.3.1 При планировании запуска орбитальных средств и средств выведения должны проводиться оценка риска столкновений запускаемых орбитальных средств и средств выведения с каталогизированными КО и соответствующий выбор временных интервалов запуска с целью минимизации риска столкновений.

6.3.2 В программах долговременного полета орбитальных средств с экипажем на борту должны быть предусмотрены мероприятия по уменьшению вероятности столкновений с каталогизированными КО.