Д.В.Марінін
Аерокосмічний ліцей на базі Національногоаерокосмічного університету ім. М.Є.Жуковського В«ХАІВ»
До третього тисячоліття людство активно вивчає тадосліджує космос. Число космічних польотів зростає, але вони постійновтискуються з низкою проблем. Однією з таких проблем - проблем екологіїкосмосу, є питання про його забрудненості об'єктами так званогокосмічного сміття.
Космічне сміття - все антропогенні об'єкти, які знаходяться нанавколоземній орбіті чи повертаються в атмосферу, включаючи фрагменти або частинитих об'єктів, які закінчили своє активне існування.
Щоб зменшити загрозу зіткнень космічніапарати здійснюють маневри відхилення, а це - додаткові витрати палива іряд інших складнощів. За розрахунковими даними Міжнародна космічна станціябуде змушена двічі на рік здійснювати маневри, ухиляючись від небезпечних об'єктів.
Ступінь впливу забрудненості космічногопростору на функціонування космічних систем визначається чотирмафакторами: часом знаходження на орбіті, районами за припущенням, висотоюорбіти, нахилом площини орбіти. Для приблизного уявлення про об'єктизабруднення космічного простору, розробляють математичні моделі йогозасміченості. Вони описують розподіл забруднюючих об'єктів в просторі,їх рух і фізичні характеристики (розмір, масу, щільність та ін.)Розробляються моделі бувають двох видів: короткострокові (період до 10 років) і довгострокові(До 100 років). Моделі засміченості приймають до уваги зростання числа орбітальнихоб'єктів в результаті запусків, маневрування (засміченість, пов'язана звключенням ракетних двигунів твердого палива), руйнування (вибухи ізіткнення) т.д. Крім того, метою довгострокових моделювань єскладання прогнозів кількості об'єктів як функції часу. Тенденції,встановлені на основі довгострокових моделей, полягають у наступному:
В·Якщо космічні польоти будутьпроходити також, як і раніше, то в майбутньому забруднення космічногопростору прискоритися через зіткнення, пов'язаних із збільшенням маси наорбіті.
В·Фрагменти сміття, що утворилисяпісля вибухів, можуть стати в ХХI столітті (як і в даний час) одним з головнихджерел забруднення.
В·Фрагменти, що утворилися вВнаслідок сутичок, можуть породжувати такі забруднення, це призведе дозростанню забрудненості в геометричній прогресії.
Уникнути цього можна шляхом зменшення навантаження нанижню навколоземну орбіту. Також проблема полягає в поверненні в атмосферуЗемлі космічних об'єктів. За останні 40 років їх відмічено більше 16000. ВПротягом останніх 5-ти років приблизно раз на тиждень відбувається попадання ватмосферу об'єкта з площею поперечного перерізу близько 1м 2 .Входження того чи іншого об'єкта в атмосферу пов'язано не тільки з небезпекоюмеханічного удару, але і з можливістю хімічного або радіологічногозараження навколишнього середовища.
Заходи по зменшенню забрудненості і захисту відкосмічного сміття
В даний час близько 12% всього каталогізуватикомічного сміття становлять об'єкти, які відокремлюються в процесі штатноїпроцедури запуску супутників на орбіту і подальшої їх експлуатації. В основномуце кріпильні деталі, заглушки і т.д. Заходи по зменшенню забрудненостітакими об'єктами приймати щодо неважко, як технічно, так іекономічно. У теж час можливі ситуації, коли відділення деталей безвихідночерез технічні причини. В ході польоту може відбуватися неспециальноеосвіту дрібного сміття: викиди шлаків при роботі двигунів на твердомупаливі, відділення частинок фарби внаслідок ерозії, витік теплоносія і т.п.Необхідно вживати заходів щодо зменшення процесу утворення дрібного сміття.Осколки, що утворилися в результаті руйнування КА, становлять 43% складуорбітальних об'єктів і 85% космічного сміття розміром більше 5см. Основнийпричиною руйнування космічних апаратів є вибухи і зіткнення.Аналіз руйнування КА показав, що спуск з орбіти або пасивація (викид енергії)після реалізації космічним апаратом свого завдання дозволяє запобігтибільшу частину таких випадків. До числа ефективних заходів можна віднести спалювання абопродування невикористаного палива, розрядку акумуляторних батарей,звільнення рідин під тиску. Імовірність випадкового зіткнення КАна навколоземній орбіті хоча і не значна, але все-таки є. Прикладом такоговипадку було зіткнення осколка, що утворився в результаті вибуху верхнійступеня ракети-носія В«АріанВ», до чинного французьким супутником CERISE,в результаті була порушена його працездатність. Можна сказати, що збільшеннячисла і розмірів супутників на орбіті веде до підвищення ймовірностізіткнень. Що стосується супутників, які закінчують свою програму, тозначного зменшення ймовірності зіткнень буде впливати їх переклад нанижню орбіту або контрольоване повернення в атмосферу.
З точки зору на сучасний рівень засміченостінавколоземного простору, слід застосувати концепції прямий і непрямийзахисту. Захист від частинок розміром 0,1-1 см може здійснюватися за рахунокзастосування екранних конструкцій. Захист від частинок розміром більше 1см можездійснюватися за рахунок прийняття спеціальних заходів при проектуванні КА,полягають в розташуванні життєво важливих систем в так званих мертвихзонах щодо напряму удару потоком сміття. Що стосується екраннихконструкцій, то вони бувають різного типу: це і прості одношарового виносніекрани, що розміщаються перед корпусом апарату, і складні багатошаровіконструкції з металу і кераміки. Також орієнтуючи певним чиномкосмічний корабель, космонавти можуть використовувати його в якості екранного захисту.Така практика вже застосовувалася на орбітальній станції В«МирВ». Для кораблівВ«ШаттлВ» орбітальна ступінь орієнтується таким чином, щоб його хвостовачастина була повернена в напрямок руху. Роботи в космосі відбуваються такимчином, щоб космонавти були захищені корпусом станції.
Однією з найважливіших заходів по зменшенню засміченостіє інформування про небезпеки, пов'язані із забрудненістю космічногопростору і про численних джерелах утворення космічного сміття.Економічно виправданим є застосування заходів по зменшенню забруднення наранніх стадіях конструювання КА. З використанням довгострокових імітаційнихмоделей космічної середовища ведеться робота для виправдання ефективності різнихсценаріїв і витрат пов'язаних з їх використанням. Дослідження дозволяютьоцінити, який вплив надає різного роду практика в цій області. Також проблема зіткнень і вибухів пов'язана знеконтрольованими запусками різних космічних апаратів. Для вирішення цієїпроблеми необхідно встановити контроль за матеріалами, технологіямивиробництва і запуску космічних апаратів. Щоб уникнути зіткнень КА, щоє основою появи великих частин сміття, доцільно ввестипрогнозовані розрахунки для встановлення безпечних стартових вікон, що виключаютьперетин траєкторії польоту КА з пілотованими кораблями, що знаходяться наорбіті.
У короткостроковій перспективі найбільшу користь можепринести виключення випадкових вибухів КА. Ефективним заходом запобіганнятаких руйнувань є пасивація апаратів в кінці програми польоту. Вдовгостроковій перспективі при відсутності заходів по зменшенню засміченостічерез нагромадження об'єктів на орбіті може значно зрости небезпеку дляпроведення космічних операцій в області, як низької, так і високоїнавколоземної орбіти. Заходи щодозниження забрудненості і захисту космосу можуть впливати на конструкції КА, їхвартість і експлуатацію. Економічно вигідніше передбачити і впровадити цізміни на ранніх етапах проектування і виробництва КА і ракетоносіїв.
Хотілося б додати, що забрудненість космосу зкожним роком продовжує зростати, у зв'язку з цим зростає ризик зіткненьзаподіюють ушкодження КА. Оскільки за допомогою існуючих технологій важковирішити завдання поліпшення стану космічної середовища, розумним кроком позбереженню космічного простору для майбутніх поколінь в даний часє вжиття заходів по зменшенню забрудненості.
