Kosmoseuuringute protsessi, mis praktiliselt sai alguse 20. sajandi keskel, esitatakse tavaliselt positiivse poole pe alt kui teaduse ja tehnoloogiliste teadmiste arengu uut etappi. Kuid juba pärast esimese satelliidi starti algas paralleelselt hoopis teistsugune negatiivne protsess, mis on seotud Maa-lähedaste orbiitide ummistumisega. Inimtekkeline praht kosmoses ohustab nii kosmoseaparaate kui ka Maad.
Kosmoseprahi allikad
Prügi all mõeldakse antud juhul tehisliku looduse tuletisi, mis on väga mitmekesised, kuid on seotud otsese inimtegevusega. Näiteks looduslikult esinevad meteoroidid ei kujuta endast ohtu, erinev alt inimese tekitatud jäätmetest, mis kujutavad endast ohtu oma pikaajalise madalal Maa orbiidil viibimise tõttu.
Niisiis, kust tuleb kosmosest ohtlik praht? Suurem osa sellest onmis tekivad satelliitide ja teiste sõidukite orbiidile saatmisel. Sellistes protsessides on tingimata kaasatud kaasasolevad mehitatud või automaatsed laevad, mis jätavad maha tehnilisi esemeid ja kulumaterjale. Kõige ohtlikum sedalaadi saasteallikas on orbiidil olevate satelliitide ja laevade hävimine, mille tagajärjel jäävad kosmosesse lennukite juhitud seadmed ja konstruktsiooniosad. Iseenesest ei kujuta seadmete krahhide või kavandatud jäätmete keskkonda viimise järgsed killud tõsist ohtu üheski numbris. Pikaajalisel kuhjumisel tekivad aga suured objektid, sageli suure radioaktiivse potentsiaaliga, mistõttu on nende hävitamine raskendatud.
Olulist rolli ohtlike prahi moodustumise protsessides mängib kosmoseobjektide prahi "vanuse" lagunemise mõju agressiivses keskkonnas. Sama prahi kogunemist mõjutavad negatiivselt kosmiline tolm, kiirgus, äärmuslikud temperatuurid, hapniku oksüdatsioon jne. Seega tuleb tegeleda mitte ainult kokkupõrkeohtu kujutavate füüsikaliste elementidega, vaid ka kontrollimatute ja plahvatusohtlike materjalidega, mis suurendavad ohtu. katastroofidest.
Kosmoseprahi jälgimine
Kosmoseprahi olemasoluga seotud ohud nõuavad ka pidevat Maa-lähedaste orbiitide uurimist. Spetsiaalsed seadmed skaneerivad tehisjäätmeid vastav alt mitmele omadusele, sealhulgas suurusele, massile, kujule, kiirusele,trajektoor, koostis jne Olenev alt kaugusest Maast kasutatakse teatud varustust. Näiteks LEO süsteemi madal Maa orbiit katab tinglikult vahemaa 100–2000 km. Selles spektris töötavad raadiotehnika, radar, optilised, optoelektroonilised, laser- ja muud kosmoseprahi vaatlemise seadmed. Samal ajal töötatakse välja spetsiaalsed algoritmid, mis analüüsivad nendes seadmetes saadud teavet. Killutatud andmete kogumi ühendamiseks kasutatakse keerulisi matemaatilisi arvutusmudeleid, mis annavad suhteliselt täieliku pildi konkreetses vaatluspiirkonnas toimuvast.
Hoolimata kõrgtehnoloogiliste seiremeetodite kasutamisest on väikeste, kuni mõne millimeetriste osakeste jälgimisel endiselt probleeme. Selliseid fragmente saavad pardaandurid uurida vaid osaliselt, kuid sellest ei piisa põhjaliku teabe saamiseks näiteks objekti keemilise koostise kohta. Üks selliste osakeste jälgimise suundi on nn passiivne mõõtmine. Omal ajal uuriti selle põhimõtte järgi Maale tagastatud kosmosejaama Mir komponente. Selle tehnoloogia olemus on registreerida uuritavate osakeste mõju aparaadi pinnale avatud ruumis. Laborites analüüsiti erinevat tüüpi kahjustusi, mis võimaldasid saada täiendavat teavet kosmoseprahi kohta. Tänapäeval töötavad kosmonautide meeskonnad seda uurimisteed otse orbiidil, kontrollides töötavate kosmoselaevade pindu.
Prügi jaotumine Maa-lähedases kosmoses
Kosmose jälgimine näitab erinevat tüüpi prahi ebaühtlast jaotumist orbiitidel. Suurimaid klastreid täheldatakse madala orbiidi piirkonnas - eriti võrreldes kõrgete orbiitidega võib tiheduse erinevus olla tuhandekordne. Samal ajal on klastrite tiheduse ja osakeste suuruse vahel seos. Keskmise suurusega prahi ruumiline tihedus on kõrgetel orbiitidel tavaliselt väiksem kui madalatel orbiitidel, võrreldes jämedateraliste elementidega.
Kosmoseprahi jaotumise omadusi ümber Maa mõjutavad mitmed tegurid, sealhulgas päritolutunnused. Näiteks jaama või satelliitide osade hävitamise tulemusena tekkinud väikestel fragmentidel on ebastabiilsed kiirusvektorid. Mis puudutab suurt prahti, siis tänu oma suurele dünaamikale suudab see jõuda kuni 20 000 km kõrgusele ja levida ka geostatsionaarses ringis. 2000 km tasemel on jaotus ebaühtlane, tiheduse kasvupunktid on eriti 1000 ja 1500 km. Muide, geostatsionaarne orbiit on kõige ummistunud ja selle piirkonnas on registreeritud prahi suur kalduvus triivida.
Kosmoseprügi arengutrendid
Kosmose teadlased on rohkem mures potentsiaalsete kui praeguste ohtude pärastpraht Maa orbiitidel. Hetkel näitavad uuringud saastemäära tõusu 4-5% aastas. Veelgi enam, kosmoselaevade startide rolli erinevatel orbiitidel olevate võõrkehade arvu kasvu osas pole veel usaldusväärselt hinnatud. Suured objektid on prognoositavad, kuid nagu juba märgitud, ei võimalda piiratud teave väikese prahi kohta isegi lähikosmoses meil rääkida suure objektiivsusega massiprahi omadustest. Sellest hoolimata teevad teadlased väikese prahi kohta kaks ühemõttelist järeldust:
- Lõhkumise tulemusena tekkivate väikeste osakeste maht suureneb pidev alt koos kokkupõrgete arvu suurenemisega. Nii laboritingimustes kui ka teoreetilistes uuringutes selgus, et väikesed killud moodustavad olulise osa hävitamisobjektidest eraldatud elementidest.
- Väga väikesed osakesed samade kokkupõrkeproduktide kujul on vastuvõtlikumad välisjõudude negatiivsetele mõjudele. Lagunemise mõju, kui praht on pikka aega agressiivsetes tingimustes, vähendab tõenäosust, et sellise kogunemise tuleviku kohta saab usaldusväärselt hinnata.
Ilmselt süvenevad probleemid kosmoses prahi leidmisega ainult hullemaks, mis nõuab asjakohaste meetmete võtmist. Kuid isegi kosmosega seotud projektide täieliku sulgemise korral ummistub Maa orbiit jätkuv alt olemasolevate saasteelementide kokkupõrke tõttu looduslike osakestega. Inertsi järgi jätkub see protsess veel vähem alt 100aastat.
Kosmosereostuse mõju liigid
Kosmoseprahi mõju kõige ohtlikumad negatiivsed tagajärjed on järgmised:
- Maa ökoloogiline kahju. Iseenesest toob tehnogeense prahi esinemine Maa-lähedasel orbiidil kaasa ökoloogilise tausta muutumise ja rikub keskkonna algset puhtust. Astronoomide-vaatlejate hinnangul Maa-lähedase kosmose läbipaistvuse vähendamise protsess juba edeneb, mis seletab ka raadioseadmete töös esinevate häirete olemasolu. Otseselt Maa puhul võib täheldada reaktiivmootorite töö tagavate kütusematerjalide komponentide kukkumise ohtu.
- Prügi langeb Maale. Isegi ilma radioaktiivse efektita võib inimtekkeliste jäätmete lähikosmosest kukkumine kaasa tuua katastroofilised tagajärjed. Praeguseks ei olnud suurimate maandunud objektide mass üle 100 tonni, kuid see ei kujutanud planeedile tõsist ohtu. Teisest küljest, kuna Maa orbiidi takistuse intensiivsus suureneb, muutub see stsenaarium üha süngemaks.
- Kosmose kokkupõrke oht. Ärge alahinnake kosmoseprügi kahju lennutoetuseks kasutatavate seadmete jaoks. Suurte ja väikeste osakeste samad mõjud võivad põhjustada olulisi häireid seadmete töös ning suured õnnetused seavad ohtu kallite ambitsioonikate projektide elluviimise.
Avariikahjustuste hindamise süsteemidprügi
Esiteks rakendatakse kosmoselaevade pinnale avalduvate mõjude analüüsimisel juba väljakujunenud tava kosmonautide endi poolt teostatava välise uurimise teel. Nagu eespool mainitud, saab selliste uuringute tulemusi edasi kasutada prügi omaduste määramiseks. Kõige täpsema analüütilise teabe annavad aga ainult laboriuuringud, mille käigus sihtmaterjale kunstlikult mõjutatakse. Seadmete kokkupõrge kosmoses oleva prügiga saavutatakse ülikiirete löökide abil. Edasi töödeldakse saadud andmeid arvuti- ja digitaalse modelleerimise abil koos kahjustuse tunnuste ja sihtobjektile avalduva löögi mehaanika analüüsiga. Peamiste näitajate hulgas on sellised omadused nagu tugevus, funktsionaalsuse säilivus, üksikute komponentide vastupidavus, killustatuse aste jne.
Kosmoseprahi ohutaseme määramine
Isegi orbitaaljaamade ja kosmosekomplekside projekteerimisetapis arvestatakse kokkupõrke võimalusega erinevat tüüpi prahiga. Optimaalse disaini töökindluse arvutamiseks kasutatakse andmeid konkreetse keskkonna kohta, kus seadet kasutatakse. Samas on endiselt oluliseks probleemiks ohtude hindamise eksperimentaalsete ja analüütiliste meetodite ebatäpsus. Kosmoses leiduvat prahti saab uurida vaid teatud eelduste alusel, mistõttu on disaineritel raske sõidukeid suurel kiirusel kokkupõrgeteks ette valmistada. SestLigikaudseks ohuhinnanguks kasutatakse üldiste kosmoseprahi voogude kontseptsiooni, mida võib potentsiaalselt kohata kosmoseaparaadi teel. Täiendavad andmed kuvatakse voo tiheduse, kiiruse, lööginurkade ja eeldatavate löökide arvu kohta.
Kosmoses leiduvast prahist tulenevate ohtude vähendamise viisid
Suhteliselt madal kosmoseprahi jälgimise ja iseloomustamise tase koos selle prognoosimisega on vaid osa probleemist. Praegusel etapil seisavad spetsialistid silmitsi mitmete probleemidega, mis on seotud inimtekkeliste jäätmete negatiivse mõju riskide vähendamisega kosmoses. Täna kaalutakse selle probleemi lahendamiseks kahte suunda. Esiteks on see lendude üldine vähendamine, samuti tehnoloogiliste protsesside minimeerimine, mis põhjustab erinevatel tasanditel orbiitide ummistumist. Teiseks saame rääkida sõidukite struktuurilisest optimeerimisest, vähendades osi, mis võivad potentsiaalselt muutuda kosmosejäätmeteks. Tänapäeval pööratakse kosmosejuhtimissüsteemides erilist tähelepanu radioaktiivsete ainetega saastumisele. See puudutab mootori heitgaasitoodete minimeerimist kuni põhimõtteliselt uutele kütuseressurssidele üleminekuni.
Lähikosmose prahivastase võitluse väljavaated
Aktiivne töö kosmosetegevuse reguleerimisel globaalsel tasandil annab alust optimismiks olukorra arengu hindamisel tulevikus. Hoolikas suhtumine orbitaalkeskkonna puhtusse on kaasatud suurimate riikide strateegiliste programmide kontseptsioonidesse, mis aitavad kaasa.suurim panus võitluses prahi vastu kosmoses. Väikeste ja suurte osakeste puhastamine ja eemaldamine hulknurksetele orbiitidele on üks võtmevaldkondi kosmose puhastamisel inimtegevusest põhjustatud saaste eest, kuid selle kontseptsiooni rakendamiseks puuduvad veel tõhusad meetodid. See on tehnoloogiliselt keeruline ülesanne, seega on põhirõhk hetkel ikkagi inimtegevuse optimeerimise viisidel kosmoses.
Järeldus
Üks radikaalseid viise kosmoseprahiga seotud probleemide lahendamiseks on täielikult lõpetada orbitaaljaamade ja satelliitide saatmine, kuni ilmuvad uued ja soodsamad vahendid Maa-lähedase keskkonna puhastamiseks. Kuid see suund on utoopiline ka mitmete majanduslike ja tehnoloogiliste põhjuste tõttu. Sellegipoolest on eeldused olukorra paremaks muutmiseks. Isegi kui vaadata mitukümmend aastat tagasi, võib märgata põhimõttelisi muutusi inimese enda suhtumises sellesse probleemi. Nii et kui kosmosejaama Mir käitamise ajal oli tavapäraseks praktikaks meeskonna jääkainete otsene väljastamine, siis täna on seda võimatu ette kujutada. Kosmoses viibimise protsesside reguleerimiseks kehtestatakse üha karmimad reeglid. Sellest annavad tunnistust ka rahvusvahelised konventsioonid, mille kohaselt on kosmosetegevuses osalevad riigid kohustatud järgima maalähedase keskkonna ökoloogilise olukorra negatiivse mõju vähendamise põhimõtteid.
