Земляне и космос : плюсы и минусы освоения космического пространства (стр. 4 )

Запуск космического аппарата осуществлен НАСА в 2009 год.

«ДАН» 

Российский научный прибор «ДАН» будет установлен на марсоход НАСА. Основная научная задача прибора «ДАН» - разведка мощности вечной мерзлоты на Марсе.

Участие в международных проектах

«Бепи Коломбо» 

Исследование планеты Меркурий с двух выведенных на орбиты вокруг этой планеты космических аппаратов. Роскосмос участвует в международном космическом проекте «Бепи Коломбо» совместно с ЕКА и ДЖАКСА путем установки на оба космических аппарата нескольких научных приборов.

Минусы освоения космоса

Но, как и любое важное историческое событие "Полёт в космос" привел и к некоторым отрицательным фактам

1. Загрязнение экологии Земли от космического транспорта.

2. Катастрофы, связанные с крушением космических кораблей.

1.Загрязнение экологии Земли от космического транспорта

Под космическим мусором подразумеваются все искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые уже неисправны, не функционируют и никогда более не смогут служить никаким полезным целям, но являющиеся опасным фактором воздействия на функционирующие космические аппараты, особенно пилотируемые. В некоторых случаях, крупные или содержащие на борту опасные (ядерные, токсичные и т. п.) материалы объекты космического мусора могут представлять прямую опасность и для Земли — при их неконтролируемом сходе с орбиты, неполном сгорании при прохождении плотных слоев атмосферы Земли и выпадении обломков на населённые пункты, промышленные объекты, транспортные коммуникации и т. п. Проблема засорения околоземного космического пространства «космическим мусором» как чисто теоретическая возникла по существу сразу после запусков первых искусственных спутников Земли в конце пятидесятых годов. Официальный статус на международном уровне она получила после доклада Генерального секретаря ООН под названием «Воздействие космической деятельности на окружающую среду» 10 декабря1993 г., где особо отмечено, что проблема имеет международный, глобальный характер: нет засорения национального околоземного космического пространства, есть засорение космического пространства Земли, одинаково негативно влияющее на все страны. Необходимость мер по уменьшению интенсивности техногенного засорения космоса становится понятной при рассмотрении возможных сценариев освоения космоса в будущем. Существуют оценки, так называемый «каскадный эффект», который в среднесрочной перспективе может возникнуть от взаимного столкновения объектов и частиц «космического мусора». При экстраполяции существующих условий засорения низких околоземных орбит (НОО), даже с учетом мер по снижению в будущем числа орбитальных взрывов (42 % всего космического мусора) и других мероприятий по уменьшению техногенного засорения, этот эффект может в долгосрочной перспективе привести к катастрофическому росту количества объектов орбитального мусора на НОО и, как следствие, к практической невозможности дальнейшего освоения космоса. Предполагается, что «после 2055 года процесс саморазмножения остатков космической деятельности человечества станет серьёзной проблемой».

Характеристики космического мусора

В настоящее время в районе низких околоземных орбит (НОО) вплоть до высот около 2000 км находится, по разным оценкам, порядка 220 тыс. (300 тыс. по данным Управления ООН по вопросам космического пространства, октябрь 2009[2]) техногенных объектов общей массой до 5000 тонн. На основе статистических оценок делаются выводы, что общее число объектов подобного рода (поперечником более 1 см) достаточно неопределенно и может достигать− Из них только порядка 10 % (около 8600 объектов) обнаруживаются, отслеживаются и каталогизируются наземными радиолокационными и оптическими средствами и только около 6 % отслеживаемых объектов — действующие. Около 22 % объектов прекратили функционирование, 17 % представляют собой отработанные верхние ступени и разгонные блокиракет-носителей, и около 55 % — отходы, технологические элементы, сопутствующие запускам, и обломки взрывов и фрагментации. Большинство этих объектов находится на орбитах с высоким наклонением, плоскости которых пересекаются, поэтому средняя относительная скорость их взаимного пролета составляет около 10 км/с. Вследствие огромного запаса кинетической энергии столкновение любого из этих объектов с действующим космическим летательным аппаратом может повредить его или даже вывести из строя. Примером может послужить первый случай столкновения искусственных спутников: Космос-2251 и Iridium 33, произошедший10 февраля2009 года. В результате оба спутника полностью разрушились, образовав свыше 600 обломков. Эффективных мер защиты от объектов космического мусора размером более 1 см в поперечнике практически нет. Наиболее засорены те области орбит вокруг Земли, которые чаще всего используются для работы космических аппаратов. Это НОО, геостационарная орбита (ГСО) и солнечно-синхронные орбиты (ССО).Вклад в создание космического мусора по странам: Китай — 40 %; США — 27,5 %; Россия — 25,5 %; остальные страны — 7 %.

Методы уборки и уничтожения КМ

Эффективных практических мер по уничтожению космического мусора на орбитах более 600 км (где не сказывается очищающий эффект от торможения об атмосферу) на настоящем уровне технического развития человечества не существует. Хотя в ряду других рассматривался, например, проект спутника, который будет искать обломки и испарять их мощным лазерным лучом или наземный лазер, который должен тормозить обломки для входа и последующего сгорания их в атмосфере, либо аппарат, который будет собирать мусор для его дальнейшей переработки. Вместе с тем актуальность задачи обеспечения безопасности космических полетов в условиях техногенного загрязнения околоземного космического пространства (ОКП) и снижения опасности для объектов на Земле при неконтролируемом вхождении космических объектов в плотные слои атмосферы и их падении на Землю стремительно растет. Поэтому в обеспечение решения этой проблемы международное сотрудничество по проблематике «космического мусора» развивается по следующим приоритетным направлениям:

Экологический мониторинг ОКП, включая область геостационарной орбиты (ГСО): наблюдение за «космическим мусором» и ведение каталога объектов «космического мусора». Математическое моделирование «космического мусора» и создание международных информационных систем для прогноза засоренности ОКП и её опасности для космических полетов, а также информационного сопровождения событий опасного сближения КО и их неконтролируемого входа в плотные слои атмосферы. Разработка способов и средств защиты космических аппаратов от воздействия высокоскоростных частиц «космического мусора». Разработка и внедрение мероприятий, направленных на снижение засоренности ОКП.

Поскольку экономически приемлемых методов очистки космического пространства от мусора пока не существует, основное внимание в ближайшем будущем будет уделено мерам контроля, исключающим образование мусора, таким как предотвращение орбитальных взрывов, сопутствующих полету технологических элементов, увод отработавших ресурс космических аппаратов на орбиты захоронения, торможение об атмосферу и т. п. В то же время поскольку большинство мер по уменьшению засорения прямо или косвенно затрагивает вопросы формирования облика и конкурентоспособности перспективной космической техники и сопряжены со значительными затратами по проектам её модернизации, перспективные общие нормативы и стандарты по засоренности ОКП необходимо принимать взвешенно и на глобальной основе.

Случаи столкновения космических аппаратов с мусором

В 1983 году маленькая песчинка (менее 1 мм в диаметре) оставила серьёзную трещину на иллюминаторе Шаттла.

В июле 1996 года на высоте около 660 км французский спутник столкнулся с фрагментом третьей ступени французской же ракеты Arian.

В 2001 году МКС едва не столкнулась с семикилограммовым прибором, утерянным американскими астронавтами.

29 марта2006 года в 03:41 (MSK) произошла авария спутника «Экспресс-АМ11»: в результате внешнего воздействия разгерметизирован жидкостный контур системы терморегулирования; космический аппарат получил значительный динамический импульс, потерял ориентацию в пространстве и начал неконтролируемое вращение.

10 февраля2009 года 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 мусором часто образуется новый мусор (так называемый синдром Кесслера), что в будущем может привести к неконтролируемому росту засорённости космоса.

Важнейшие события, повысившие засорённость космоса

11 января2007 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 %.

20 февраля2008 г. на высоте 250 км ракета SM-3 уничтожила неисправный спутник-шпион, имеющий в баках около 400 кг ядовитого гидразина (а также из-за опасности рассекречивания). Из-за небольшой высоты большинство осколков, скорее всего, относительно быстро войдёт в атмосферу.

10 февраля 2009 года на высоте около 790 километров над северной частью Сибири зафиксирован первый случай столкновения двух искусственных спутников в космосе. 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 останется на прежней орбите.

Историческое значение орбитального мусора

Историки науки указывают на то, что некоторые объекты на орбите, рассматриваемые как мусор, будут представлять интерес для космических археологов будущего и поэтому должны быть сохранены.

2.Катастрофы, связанные с крушением «Шаттлов»

Катастрофа шаттла «Челленджер» произошла 28 января1986 года, когда космический корабль«Челленджер» в самом начале миссии STS-51L взорвался на 73-й секунде полёта, что привело к гибели всех семерых членов экипажа. Шаттл разрушился в 11:39 над Атлантическим океаном близ побережья центральной части полуострова Флорида, США. Разрушение летательного аппарата было вызвано повреждением уплотнительного кольца правого твердотопливного ускорителя при старте. Повреждение кольца стало причиной прогорания отверстия в боку ускорителя, из которого в сторону внешнего топливного бака била реактивная струя. Это привело к разрушению хвостового крепления правого твердотопливного ускорителя и несущих структур внешнего топливного бака. Элементы комплекса стали смещаться относительно друг друга, что привело к его разрушению в результате действия нештатных аэродинамических нагрузок. Вопреки распространенному заблуждению, мгновенного взрыва всего топлива не произошло: горение компонентов топлива происходило в основном после полного разрушения бака и орбитера. Боковые ускорители уцелели и некоторое время летали вокруг, пока не были уничтожены командой с Земли. Кабина экипажа, более прочная, чем орбитальный модуль в целом, также осталась целой, но, скорее всего, разгерметизировалась. Обломки челнока упали в Атлантический океан. В результате поисково-спасательной операции, со дна океана были подняты многие фрагменты корабля, в том числе и отсек экипажа. Хотя точное время гибели экипажа неизвестно, выяснилось, что некоторые его члены (как минимум Онидзука и Резник) пережили разрушение орбитера и были в сознании — ими были включены персональные приборы подачи воздуха. (Также был включен прибор пилота Майкла Смита, но это мог сделать кто-либо из двух вышеупомянутых астронавтов.) Так как эти приборы подают воздух не под давлением, то в случае разгерметизации кабины экипаж вскоре потерял сознание. «Шаттлы» тогда не имели системы аварийного покидания, которой они были оборудованы лишь после этой катастрофы, и шансов на спасение у экипажа не было (следует отметить, что разработанная и использовавшаяся позже система аварийного спасения всё равно не смогла бы обеспечить выживание экипажа в условиях такой катастрофы — она предусматривала лишь возможность поочерёдного покидания экипажем челнока, находящегося в устойчивом горизонтальном полете). Астронавты не могли пережить удара жилого отсека о водную поверхность на скорости 333 км/ч, когда перегрузка достигла 200 g.После катастрофы программа шаттлов была свёрнута на 32 месяца. Для расследования крушения президентом США Рональдом Рейганом была назначена специальная комиссия под руководством государственного секретаряУильяма Роджерса. Комиссия пришла к выводу, что определяющими факторами, приведшими к катастрофе, послужили корпоративная культура и процедура принятия решенийНАСА. Руководителям НАСА с 1977 года было известно о потенциально опасных дефектах уплотнительных колец, поставляемых подрядчиком Morton Thiokol, однако они не обращали на это должного внимания. Они также пренебрегли предупреждениями конструкторов об опасности запуска корабля в условиях низких температур того утра и не доложили вышестоящему начальству об этих опасениях. Комиссия Роджерса предъявила НАСА девять рекомендаций, которые необходимо было выполнить для возобновления полётов шаттлов. Катастрофа стала предметом множества обсуждений в области безопасности полётов и порядочности на производстве. На основе произошедших событий в 1990 году был снят телефильм «Челленджер».

Катастрофа шаттла «Колумбия»

Катастрофа шаттла «Колумбия» произошла 1 февраля2003 года, незадолго до окончания его 28-го полёта. Последний полёт «Колумбии», STS-107, состоялся с 16 января по 1 февраля2003 года. Экипаж корабля: командир Рик Хасбэнд, пилот Уильям МакКул, бортинженер Майкл Андерсон, научные специалисты Лорел Кларк, Дэвид Браун,Калпана Чавла и первый израильский астронавт Илан Рамон. Калпана Чавла летела в космос второй раз, она была первой женщиной-астронавтом индийского происхождения. Утром 1 февраля после шестнадцатисуточного полета шаттл возвращался на Землю. НАСА потеряла связь с кораблём примерно в 14:00 дня по Гринвичу, за несколько минут до предполагаемой посадки на ВПП 33 Космического центра имени Кеннеди во Флориде — она должна была состояться в 14:16 GMT. Очевидцами были засняты горящие обломки шаттла, летящие на высоте около 63 км при скорости 5,6 км/с. Все семь членов экипажа погибли. В течение нескольких месяцев после трагедии учёные НАСА искали причины катастрофы. Они пришли к выводу, что к ней привело разрушение наружного теплозащитного слоя на левой плоскости крыла челнока, вызванное падением на него куска теплоизоляции кислородного бака при старте корабля. Горячие газы, также называемые плазмой в некоторых источниках, проникли внутрь, что привело к перегреву пневматики колеса шасси, его взрыву, дальнейшему разрушению конструкции крыла и гибели шаттла. Значительную роль в расследовании причин катастрофы сыграли данные, сохранившиеся в дополнительной системе фиксации бортовых параметров (Modular Auxiliary Data System, MADS), установленной только на «Колумбии», как на самом первом лётном экземпляре серии. Система предназначалась для записи показаний бортовых датчиков с целью их детального послеполётного анализа, что было важно в первых испытательных полётах. Блок, фиксирующий показания датчиков на магнитный носитель, не будучи особым образом защищён, почти чудом уцелел, выполнив роль «чёрного ящика».

Наш опрос

Мы решили поинтересоваться и спросили наших ровесников, зачем же нам нужно знать о таком событии как первый полёт в космос и о всевозможных открытиях связанных с космосом. Вот какие результаты опроса мы получили:

Чтобы быть всесторонне образованным человеком	Чтобы когда-нибудь открыть что-то важное, связанное с космосом, используя эти знания.	Мне не нужно знать о космосе	Эта информация просто интересна для меня
62%	5%	5%	28%

В опросе принимало участие 37 юношей и девушек. Из опроса мы видим, что большинство подростков привлекает тема космоса и открытия, связанные с ним. Они считают, что это актуальная, интересная и ценная информация.

В рамках данной темы мы запланировали проведение социологического опроса с целью выяснения осведомленности старшеклассников относительно современных космических программ, отношения к ним. Нами была составлена анкета, включавшая в себя следующие вопросы:

1. Как вы оцениваете роль космонавтики в нашей жизни?

а) очень высока;

б) высока;

в) незначительна;

г) не знаю.

2.Необходимо ли, по вашему мнению, дальнейшее освоение космоса? а) да, конечно;

б) да, наверно;

в) нет;

г) не знаю.

3.Что вы знаете о том, какие исследования ведутся в космосе? 4.В области каких наук проводят эксперименты в космосе?

Первые два вопроса этой анкеты позволяют оценить актуальность проблемы космических исследований, с точки зрения учащихся 7 -11 классов. После обработки ответов на эти вопросы мы получил следующие данные. На вопрос №1 35% опрошенных ответили - «очень высока», 62% полагают, что высока и всего 3% респондентов находят, что роль космонавтики в нашей жизни незначительна. (Приложение 1) .

На вопрос №2 (Необходимо ли, по вашему мнению, дальнейшее освоение космоса?) 82% ответили: «Да, конечно», 15% - «Да, наверно», 3% - «Нет». (Приложение 2)

На основании полученных данных можно сделать вывод: роль космических программ оценивается старшеклассниками высоко, большинство опрошенных не сомневаются в необходимости дальнейших космических исследований.

Вопросы, в анкете под номерами 3 и 4, в отличие от двух первых требовали самостоятельного ответа опрашиваемого и были направлены на выяснение степени осведомленности старшеклассников о современных космических программах. К сожалению, данные вопросы вызывали затруднения. На вопрос №3 (Что вы знаете о том, какие исследования ведутся в космосе?) около 18% респондентов дали ответ «Ничего не знаю». Ответы, данные на этот вопрос оставшимися 72%, были достаточно однообразны: съемки Земли и других планет, запуски спутников, изучение влияния невесомости на состояние живых организмов и поиски жизни на других планетах. В ответ на вопрос №4 (В области каких наук проводят эксперименты в космосе?) были названы различные науки: биология(53%), химия(24%), астрономия(59%), физика(41%), география(24%), геология(12%), экология(9%). Процент опрошенных, не давших ответа на этот вопрос, сравнительно невелик – 9%. Результаты обработки ответов на вопрос №4 анкеты можно увидеть на диаграмме. (Приложение 3)

Практическое применение полученных данных

Результаты исследований могут найти практическое применение. В данном случае на основании данных опроса можно разработать план мероприятий для повышения степени осведомленности старшеклассников относительно современных космических программ. Можно предложить мероприятия следующих форм: классно-урочные мероприятия, дополнительные занятия и кружки, праздники и выполнение творческих заданий, проведение конкурсов и викторин.

Заключение

Что дало человечеству освоение космоса ?

Освоение космоса - трудоёмкий и ресурсоёмкий процесс. С ним связано большое число наук, открытий и разработок, которые повсеместно используются в повседневной жизни. В первую очередь это развитие спутниковых технологий. Данные, полученные со спутниковых станций, используются самыми разнообразными учеными и агентствами, от нефтяников до географов и метеорологов. Так же спутники используются для высокоскоростной передачи информации на большие расстояния (достаточно сказать, что в Европе более половины семей смотрят телевизионные программы из космоса, непосредственно или посредством кабельных сетей. Остается один шаг до использования этой инфраструктуры для широкого распространения мультимедийной информации). С помощью спутников можно изучать удаленные области космоса, как, например, спутник "Хаббл". Космические разработки часто используются и во вне космических производствах - автомобилестроении, самолетостроении. Совместные космические проекты способствуют развитию международных отношений, объединение научных сил. Всё это в целом открывает перед человеком безграничные возможности по использованию доступных ресурсов - технических, научных, ресурсов своей фантазии. Отсутствие изучения космоса значительно замедлило бы научный прогресс нашего общества.

Список источников информации и иллюстраций:

Литература:

1)  , , . «Космос-Земля». М; «Наука» 1981 г.

2)  , , «Человечество и космос» М; «Наука» 1987 г.

3)  «От самолета к орбитальному комплексу» М; «Просвещение» 1992 г.

4)  , «Космос – земле» М; «Знание» 1989г.
«Космическая техника» под редакцией К. Гэтланда. М;
«Мир». 1986 г.
«Мировое освоение космических пространств». М; «Наука» 1982 г.

Сайты в Интернете:

1)www. federalspace. ru/mainru.

2)wikipedia. org/wiki/Астрономия

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Рецензия

Проблема научных исследований космоса приобретает все большую актуальность. Освоение космоса относится к одному из основных направлений научно-технического прогресса. Фундаментальные космические исследования оказывают мощное прямое воздействие на развитие технологий, с которым может сравниться, разве что, оборонная индустрия. Биолого-географический аспект космических исследований важен для геодезистов, картографов, метеорологов. Прогресс во многих отраслях науки достигается, или может быть достигнут посредством использования возможностей, предоставляемых нам достижениями космонавтики.

Арсений работал над темой в течение двух месяцев. Его работа – выявить плюсы и минусы в освоении космического пространства. Теоретическая часть работы выполнена на высоком уровне, поскольку учащийся проанализировал несколько интернет-сайтов по заданной тематике, провел грамотный анализ ресурсов, использовал только достоверные данные. Оценка творческой части работы – отличная: ученик полностью самостоятельно провел социологический опрос среди учащихся школы и представил полученные данные в виде диаграмм. Выводы опроса сделаны грамотно, на основе полного рассмотрения источников. В результате выполнения проекта Галатов Арсений подготовил презентацию «Просторы Вселенной», которую можно демонстрировать на классных часах, внеклассных мероприятиях, посвященных освоению космоса.

Работа построена последовательно, следование глав - логично. Работа оформлена в соответствии с требованиями к проектной работе.