Проблемы освоения космоса - Авиация и космонавтика - Скачать бесплатно
Естественно-Технический Лицей
Реферат
по географии на тему:
Проблемы освоения космоса
Выполнил: ученик 11 Б класса
Алямкин Алексей
Проверил: учитель географии
Шеметова Татьяна Алексеевна
Саранск-2000
Воздействие ракетно-космической техники и воздушных судов гражданской
авиации.
При эксплуатации ракетно-космической техники оказывается воздействие на
атмосферу, включая стратосферный озон, а также на подстилающую
поверхность и экосистемы.
Районы падения отделяющихся частей ракет-носителей. Основными факторами
негативного воздействия ракетно-космической деятельности на окружающую
природную среду в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей
являются:
– загрязнение отдельных участков почвы, поверхностных и грунтовых вод
компонентами ракетных топлив;
– засорение территорий районов падения элементами отделяющихся
конструкций ракет-носителей;
– возможность взрывов и возникновения локальных очагов пожаров при
падении ступеней средств выведения;
– механические повреждения почвы и растительности, в том числе при
последующей эвакуации отделяющихся частей ракет-носителей.
Анализ материалов комплексной оценки влияния пусков ракетно-космической
техники на экологическое состояние районов падения и прилегающих
территорий позволяет сделать следующие основные выводы:
– интенсивный атмосферный перенос загрязнений с места падения
происходит в течение нескольких часов после приземления ступеней и не
достигает в опасных концентрациях границ районов падения;
– анализ статистических данных заболеваемости населения
административных районов, на территории которых расположены районы
падения, в частности, на территории Архангельской области и Саяно-
Алтайского региона, где были проведены специальные обследования, не
выявил увеличения случаев заболеваемости по сравнению с другими
районами соответствующих регионов.
В 1998 г. осуществлено 24 запуска ракет-носителей (РН), в том числе РН
"Протон" – 7, "Союз" – 8, "Молния" – 3, "Космос" – 2, "Циклон" – 1,
"Зенит" – 3 (с космодромов "Байконур" и "Плесецк" – соответственно 17 и
7). Кроме того, проведен экспериментальный запуск космического аппарата
с подводной лодки из акватории Северного Ледовитого океана с
использованием баллистической ракеты.
Пуск РН "Зенит", проведенный с космодрома "Байконур" 10 сентября 1998
г. по заказу КБ "Южное" (Украина) в рамках проекта "Глобалстар",
закончился аварийным выключением двигателя второй ступени, последующим
взрывом и падением остатков РН в район падения, расположенный на
территории республик Алтай, Хакасия и Тыва.
Воздействие ракетно-космической техники на атмосферу.
Степень воздействия запусков ракет-носителей (РН) на приземную
атмосферу и озоновый слой характеризуется следующими основными
показателями:
– уменьшение стратосферного озона при пусках носителей на жидкостных
ракетных двигателях (ЖРД) составляет в зависимости от класса носителя
0,00002–0,003% по отношению к общему уровню его разрушения;
– доля оксидов азота, выбрасываемых при пусках ракет-носителей, весьма
мала и составляет менее 0,01% аналогичных выбросов, производимых
объектами промышленности, теплоэнергетики и транспорта;
– выбросы в атмосферу углекислого газа составляют не более 0,00004%
выбросов этого вещества другими антропогенными источниками.
Таким образом, воздействие продуктов сгорания ракетного топлива на
нижние и средние слои атмосферы существенно ниже по сравнению с другими
техногенными источниками загрязнения.
Вместе с тем предприятия ракетно-космической промышленности продолжают
работы, направленные на снижение негативного влияния пусков ракетной
техники на приземную атмосферу.
Исследования показывают, что запуски ракет-носителей оказывают
определенное воздействие на верхнюю атмосферу. При этом могут
изменяться ее химический состав и проявляться динамические, тепловые,
электромагнитные эффекты воздействия. Данные зондирования показывают,
что после запуска ракеты-носителя в течение примерно 1 ч происходит
частичная перестройка структуры ионосферы на расстояниях до 2 тыс. км,
которая проявляется в возникновении волновых возмущений ионосферы
различного масштаба.
В целом минимизация влияния пусков ракет-носителей на атмосферу может
достигаться их рациональным планированием.
Воздействие воздушных судов на верхние слои атмосферы. Полеты
дозвуковых и будущих сверхзвуковых самолетов, как показывают
исследования, обобщенные Международной организацией гражданской авиации
(ИКАО), могут оказывать существенное влияние на верхние слои атмосферы
в результате выбросов продуктов сгорания топлива. Так, вклад воздушных
судов гражданской авиации в выбросы оксидов азота на больших высотах
оценивается в 55% при том, что на малых высотах он составляет 2–4%, а
по диоксиду углерода и потреблению топлива доля гражданской авиации в
общем объеме выбросов и потребления иско- паемого топлива оценивается
величиной примерно в 3%.
Результаты моделирования воздействия авиации на окружающую среду
показывают, что выбросы оксидов азота всеми имеющимися в мире
дозвуковыми воздушными судами, выполняющими полеты в верхних слоях
тропосферы (на высотах 10–13 км), могут привести к увеличению
концентрации озона на 4–6%, а в средних и высоких широтах Северного
полушария, в том числе в воздушных коридорах, открытых для мировой
гражданской авиации над территорией России, увеличение концентрации
озона может достичь 9%. Озон, присутствующий в повышенных концентрациях
в верхних слоях тропосферы, как и диоксид углерода, усиливает
"парниковый эффект" и может содействовать глобальному изменению
климата.
Напротив, выбросы оксидов азота сверхзвуковыми самолетами в стратосфере
(на высотах около 20 км) могут приводить к истощению озонового слоя
(появление озоновых дыр), который защищает поверхность Земли,
население, растительный и животный мир от жесткого ультрафиолетового
излучения. При этом чувствительность стратосферы к воздействию авиации
неизмеримо выше, чем тропосферы.
В связи с усиливающейся обеспокоенностью влияния авиации на глобальные
атмосферные процессы ИКАО приступила к разработке новых стандартов по
ограничению выбросов оксидов азота сверхзвуковыми самолетами,
обеспечивающих минимальное и допустимое воздействие на атмосферу.
Относительно дозвуковых самолетов в 1998 г. произошло очередное, третье
по счету, ужесточение международного стандарта по выбросам оксидов
азота.
Серьезный удар по озоновой панике нанесла группа исследователей из
Университета Джонса Гопкинса, показав, что нет убедительных
доказательств ожидаемого вредного действия истончения озонового слоя.
Мировая наука установила, что в результате высокого ультра- фиолетового
облучения резко падает урожайность растений, а у некоторых людей
возникают болезни: увеличивается заболеваемость катарактой и раком
кожи, но, с другой стороны, получены новые подтверждения того, что
ультрафиолетовое облучение укрепляет кости, предотвращая их разрушение
и препятствуя возникновению рахита. Не обнаружено причинно-следственной
связи между снижением уровня озона в нижних слоях атмосферы и ростом
заболеваемости астмой.
Новая напасть - радиоактивные отходы в космосе.
Специалисты, отвечающие за безопасность космических полетов, сравнивают
околоземное пространство со свалкой мусора и металла - тысячи крупных
предметов и миллионы мельчайших частичек радиоактивной пыли движутся по
орбитам. Что касается взвешенных частиц, то нет еще достоверных данных,
определяющих их вред в концентрациях, реально существующих в городах
США. Кей Джонс, технический советник при Агентстве по защите внешней
среды (ЕРА), заявила, что дебаты об озоне и взвешенных частицах "не
имеют никакого отношения к здоровью населения. Это дискуссия об
усилении контроля и введении дополнительных ограничений".
Энергетическая проблема.
В обществе по-прежнему довлеет нерациональная модель производства и
потребления энергии. В ряду технологий недалекого будущего предлагается
использовать предназначенный для уничтожения оружейный уран в мирных
целях в космосе для создания энергетической сети, поставляющей с орбиты
на планету экологически чистую энергию - отраженный свет. Об
использование экологически чистой энергии из космоса еще в 1991 году
говорил Римский Клуб - знаменитое собрание политиков и интеллектуалов,
занимающихся решением глобальных проблем человечества. Для создания
гигантских отражателей, наобходимы миллионы тонн материалов, доставка
которых с Земли невозможна по экологическим и экономическим причинам.
Ядерный потенциал, доставляемый в космос ракетами, может обеспечить
получение необходимого количества внеземных материалов,в частности
-астероидного железа. Ядерные двигатели могут доставить на орбиту
небольшой астероид из группы сближающихся с Землей, с помощью которых,
как предполагают специалисты НПО "Энергомаш", ИЦ им М.В.Келдыша и
др.можно будет создать космическую энергоиндустриальную сеть -
орбитальные платформы с отражателями солнечного света. Доставка
следующих астероидов и расширение этой сети обеспечат в частности
освещение городов, интенсификацию роста лесов и пр. Конечно, оружейный
уран можно сжечь в АЭС, но проблему радиоактивных отходов этим не
решить. К тому же переработка оружейного урана экономически очень
невыгодна. Запасенная в ядерных зарядах энергия способна произвести
переворот в методах и сроках освоения космоса, - считают специалисты,
работающие над проектом.
Спутниковые солнечные электростанции.
Одной из глобальных задач для космического транспорта будущего может
оказаться программа развертывания на околоземной орбите спутниковых
солнечных электростанций.
Цель - решить энергетическую проблему Земли. При производстве на Земле
энергии за счет сжигания топлива возникает опасность воздействий на
климат планеты («парниковый эффект»).
Проектный облик спутниковых солнечных электростанций представляет собой
конструкцию, основным элементом которой служат солнечные батареи. При
вырабатываемой мощности 5 ГВт площадь солнечных коллекторов спутниковых
солнечных электростанций составляет 50 км 2, а масса станции при
использовании фотоэлектрических преобразователей из арсенида галлия
оценивается в 34 тыс.т.
Трудности, связанные со спутниковыми солнечными электростанциями:
транспортировка такого количества грузов в космос и сборкой на орбите
этой конструкции. не выяснена до конца возможность безопасной передачи
на Землю энергии в виде микроволнового или лазерного излучения.
Вероятно, в XXI веке на основе новых достижений научно-технического
прогресса проекты спутниковых солнечных электростанций претерпят
существенные изменения и станут технически реализуемыми и
рентабельными.
Опасная химия - опасная жизнь.
26 января 1983 г. Падение ракеты-носителя с космодрома Плесецк на
лед Северной Двины в районе поселка Брин-Наволок(Холмогорский район
Архангельской области). После взрыва образовалась полынья диаметром
100 м, ракета утонула. Большие площади были загрязнены высоко
токсичным ракетным топливом - гептилом, в том числе в поселке.
Загрязненный снег был захоронен в карьере в 10 км отпоселка и
засыпан грунтом. В населенных пунктах ниже потечению было отключено
водоснабжение.
1 февраля 1988г. Авария в г.Ярославле на железно- дорожном перегоне
Приволжье-Филино. С рельсов сошли 7 вагонов грузового специального
поезда, в том числе 3 цистерны с высокотоксичным ракетным топливом
гептилом. Из опрокинувшейся цистерны вытекло на насыпь около 740 литров
и собрано в емкости 450 литров гептила.
24 июня 1977 г. Первый пуск с космодрома Плесецккосмической
ракеты-носителя тяжелого класса "Циклон-3".Всего по состоянию на 1
января 1995 г. было совершено 113 пусков, из них успешных - 108.
Пример неудачного запуска: в 1979 г. на село Долгощелье упало два
обломка ракеты, один из которых оказался на территории школы.
Причина - ошибка в расчетах конструктора.Запуски ракет -носителей
осуществляются по двум базовым трассам, для падения элементов
конструкции используются 6 районов. Места падения степеней с
остаткамиракетного топлива: первая ступень - в Мезенском районе
Архангельской области вторая ступень- над Восточно-Сибирским морем
(600 км от старта). Плановый пролив на месте падения в одного
пуска - 616 кг гептила из первой ступении 215 кг гептила из второй
ступени.Сбор отработавших ступеней ракет-носителей начался лишь в 1991
г. Работы по защите окружающей среды от проливов топлива начались в
1992 г., с 98-го пуска (остаток топлива в баках первой ступени был
уменьшен на 30%).
26 июня 1973 г. Взрыв и пожар при состоявшемся на космодроме Плесецк
пуске ракеты-носителя "Космос-3М" навысоко токсичном жидком
топливе- гептиле. Погибло 7 человек, остальные пострадавшие погибли
позже.
3 октября 1986 г. Взрыв ракеты, разгерметизация ракетного отсека
и пожар на атомной подводной лодке К-219 с 16 жидкотопливными ракетами
РСМ-25 наборту. Утечка токсичного ракетного топлива - гептила.
Гибель 4-х человек. Лодка затонула 6 октября в районе боевого
дежурства в Западной Атлантике вместе с матросом С.Премининым,
заглушившим ядерный реактор. Некоторые члены экипажа получили
поражение гептилом.
20 октября 1991 г. Авария с цистерной для перевозки высокотоксичного
ракетного топлива гептила в районе станции Плесецкая (Архангельская
область).
24 октября 1960 г. На 41-й площадке космодрома Байконур произошла
самая крупная катастрофа в мировой ракетной технике -
несанкционированный запуск на стартовом столе двигателя второй
ступени заправленной межконтинентальной ракеты Р-16. В результате
пожара и взрыва погибли, по разным данным, от 92 до 150 человек, в
том числе Главнокомандующий РВСН главный маршал артиллерии М.И.Неделин
и Главный конструктор систем управления Б.М.Коноплев.
Меры, принимаемые для ликвидации
последствий аварий.
В целях снижения негативных экологических и социально-экономических
последствий ракетно-космической деятельности в районах падения
отделяющихся частей ракет-носителей в рамках договоров Министерства
обороны Российской Федерации с администрациями соответствующих
субъектов Российской Федерации, на территориях которых расположены
районы падения, проводятся мероприятия по обеспечению безопасности
населения, проживающего в этих районах, и ведется экологическая
паспортизация районов падения.
В 1997–1998 гг. с учетом требований Госкомэкологии России разработан и
утвержден макет экологического паспорта района падения отделяющихся
частей ракет-носителей. Ранее были разработаны и утвержденывременные
экологические паспорта на 4 района падения, расположенные на территории
Архангельской области и Республики Алтай.
В 1998 г. работы по экологической паспортизации районов падения
отделяющихся частей ракет-носителей продолжались. Разработаны проекты
экологических паспортов на 6 районов падения, расположенных на
территории Алтайского края, Томской области и Ханты-Мансийского
автономного округа. Согласование этих пас портов с субъектами Федерации
планируется на 1999г.
Паспортизация сухопутных районов падения отделяющихся частей ракет-
носителей будет продолжена в 1999–2000 гг. в рамках "Плана проведения
экологических обследований районов падения ракет-носителей и
информирования органов исполнительной власти субъектов Российской
Федерации".
Проведен ряд комплексных медицинских и специальных исследований по
оценке влияния на население и окружающую среду регионов, в которых
расположены поля падения РН, проливов ракетных топлив.
В частности, в 1998 г. проведена оценка масштабов загрязнения районов
падения вторых ступеней ракет-носителей "Протон" и "Союз" в Саяно-
Алтайском регионе за весь период их эксплуатации.
Площадь загрязнения фрагментами отделяющихся частей ракет-носителей
составляет 6,5 тыс. км2 в Алтайском крае и 3,7 тыс. км2 в Республике
Алтай. Общие остатки компонентов ракетных топлив в отделяющихся
ступенях с начала использования РП составили: гептила – 5,4 т,
тетраоксида азота – 19 т, углеводородных горючих – 32 т. Взяты пробы
почвы, растений, воды на содержание компонентов ракетных топлив на
территориях, прилегающих к районам падения. Среднее содержание
компонентов ракетных топлив и их производных по всей выборке: в почвах
– гептила – 0,52 мг/кг, тетраметилтетразина – 0,06 мг/кг, диметиламина
– 0,27 мг/кг; в растениях – гептила – 0,09 мг/кг. Исследования и оценка
наличия компонентов ракетных топлив и их производных в грунтовых и
подземных водах районов падения и прилегающих к ним территорий не
проводились. В питьевой воде гептил не обнаружен. Основным компонентом
ракетного топлива, выявленным на загрязненной территории, является
гептил, поступающий аэрогенным путем при разрушении отделяющихся частей
ракет-носителей и относительно стабильно сохраняющийся в почвенном
покрове.
Концентрации всех производных компонентов ракетных топлив в природных
средах Алтайского края находятся в основном ниже регламентируемых
пределов.
К числу неотложных мероприятий, ускорение реализации которых позволит
свести к минимуму ущерб, наносимый населению и окружающей природной
среде ракетно-космической деятельностью в России, относятся:
– завершение санитарно-гигиенического нормирования содержания
компонентов ракетных топлив в объектах окружающей природной среды;
– разработка технологических процессов и создание высокоэффективных
технологических средств для детоксикации и рекультивации грунта при
проливах компонентов ракетных топлив, а также для нейтрализации и
утилизации изделий и агрегатов ракетно-космической техники;
– модернизация ракет-носителей с целью снижения уровня отрицательного
воздействия на окружающую природную среду при их испытаниях и
эксплуатации;
– организация и проведение мероприятий по экологической реабилитации
районов падения отделяющихся частей ракет-носителей.
Реализация перечисленных выше мероприятий предусмотрена проектом
федеральной целевой программы "Обеспечение экологической безопасности
ракетно-космической деятельности" (программа "Экос-РФ").
В течение 1998 г. вступил в действие ряд документов, касающихся
вопросов обеспечения экологической безопасности при осуществлении
ракетно-космической деятельности.
В целях организации работы и координации деятельности по защите
интересов субъектов Российской Федерации, территория которых подвержена
неблагоприятному влиянию ракетно-космической деятельности, для
обеспечения экологической безопасности на таких территориях, а также
для защиты интересов юридических лиц и граждан, которым причинен ущерб
в результате ракетно-космической деятельности, 12 ноября 1998 г.
принято постановление Совета Федерации Федерального Собрания Российской
Федерации "О создании Временной комиссии Совета Федерации по защите
интересов субъектов Российской Федерации, юридических лиц и граждан от
неблагоприятных последствий ракетно-космической деятельности". В
декабре 1998 г. утверждено Положение, определяющее цели, задачи и
функции, порядок формирования и деятельности данной комиссии, а также
план работы на 1999 г.
В 1998 г. при участии Госкомэкологии России в соответствии с
требованиями п. 3 постановления Правительства Российской Федерации от
15 августа 1998 г. № 1039 "О Правилах оповещения органов исполнительной
власти при запуске космического аппарата с ядерным источником энергии,
а также оповещения органов местного самоуправления и оказания при
необходимости помощи населению в случае аварийного возвращения такого
аппарата на Землю" начаты работы по подготовке концепции создания
единой системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций
космического характера.
Продолжались работы по совершенствованию договорных отношений между
Министерством обороны Российской Федерации и субъектами Российской
Федерации по использованию территорий под районы падения отделяющихся
частей ракет-носителей. Постановление Правительства Российской
Федерации от 24 марта 1998 г. № 350 "О внесении изменений и дополнений
в постановление Правительства Российской Федерации от 31 мая 1995 г. №
536 "О порядке и условиях эпизодического использования районов падения
отделяющихся частей ракет" утвердило методику расчета компенсационных
выплат субъектам Российской Федерации за разовое использование районов
падения при проведении запусков космических аппаратов (за исключением
запусков в интересах обороны, безопасности страны и в соответствии с
Федеральной космической программой).
Пора разбираться с космическим "мусором".
Расчеты и опыт прекращения существования предыдущих космических станций
существенно меньшей размерности указывают на невозможность экологически
безопасного прекращения существования станции "МИР" (имеющей массу
более 120 т) при планируемой ликвидации "затоплением": высок риск
опасных последствий для наземных объектов при падении ее фрагментов.
Уместно напомнить примеры реализации опасных сценариев: известные факты
падения обломков крупной орбитальной станции "Скайлэб" (США) в 1979 г.
в Индийский океан и на территорию Австралии после входа в плотные слои
атмосферы, а также схода с орбиты и прекращения существования
орбитальной станции "Салют-7" (СССР) в 1992 г.
Известно, что крупные объекты сгорают неполностью, их фрагменты
достигают поверхности Земли. Таким образом, прекращение существования
крупных космических аппаратов представляет серъезную и сложную
экологическую проблему, поскольку:
1) при их сгорании в атмосфере осуществляется ее загрязнение на больших
высотах;
2) при выпадении несгоревших фрагментов на поверхность Земли возможно
нанесение экологического ущерба (как напрямую. - пожар при падении в
лес, так и косвенно, через поражение потенциально опасных техногенных
объектов - химических предприятий, хранилищ топлива и т. п., а также
возможное падение на крупные населенные пункты).
В конце февраля 1999 г. на орбиту вышел американский искусственный
спутник "ARGOS" ("Advanced Research and Global Observation Satellite"),
на который, в частности, возложена не совсем обычная задача:
находящийся на его борту прибор SPADUS предназначен для измерения
массы, скорости и определения траекторий космических частиц, размеры
которых слишком малы для наблюдения наземными средствами. Этот прибор
по заказу НАСА США был специально разработан в Чикагском университете
под руководством Дж.Симпсона (J.Simpson).
Поступающие от спутника данные позволят ученым отличать космический
"мусор", порожденный человеческой деятельностью, от естественной пыли,
мелких обломков комет и других небесных объектов. Это будет эффективно
способствовать созданию условий, безопасных для пилотируемых и
непилотируемых полетов в околоземном пространстве.
Спутник "ARGOS" должен проработать на орбите около трех лет.
Гидрометеорология.
Более половины поверхности планеты остается "белым пятном" для наземных
средств метеорологии. Спутники обеспечивают получение данных в
глобальном масштабе. В нашей стране метеорологическая космическая
система функционирует с 1967 г. в составе 2-3 космических аппаратов
типа "Метеор" на средневысотной (900-1200 км) орбите. В настоящее время
завершены работы по разработке геостационарного КА
гидрометеорологического назначения "Электро", с 1994 г. проводятся его
летные испытания.
С помощью метеорологических спутников решаются задачи:
- краткосрочного и долгосрочного прогнозирования погоды;
- контроля опасных погодных явлений (ливней, циклонов, тайфунов,
ураганов и др.) и предупреждения об их приближении;
- контроля климатообразующих факторов и мониторинга глобальных
изменений, происходящих на Земле;
- контроля радиоционной и геофизической обстановки в околоземном
космическом пространстве в интересах безопасности полетов, устойчивой
радиосвязи, здоровья людей.
По результатам наблюдений с метеоспутников определяются необходимые для
прогноза погоды и выполнения ряда программ исследования Земли параметры
(распределение облачности, вертикальные профили температуры и
влажности, распределение и общее содержание озона, плотности потоков
ионизирующих излучений и др.), характеризующие состояние атмосферы и
подстилающей поверхности. Космическая гидрометеорологическая информация
позволяет сократить убытки в хозяйственной деятельности за счет
повышения достоверности прогнозов погоды и уменьшить количество жертв и
материальный ущерб от опасных погодных явлений за счет своевременного
предупреждения об их приближении.
Программа научно-технических исследований по созданию системы защиты
Земли от столкновений с опасными космическими объектами.
В последние годы у мировой общественности и в научных кругах
проявляется значительный интерес к проблеме предотвращения столкновений
с Землей крупных космических тел (астероидов, комет). Подобные
столкновения могут привести как к локальным катастрофическим явлениям,
так и к глобальной катастрофе. Падение на Землю метеорита типа
Тунгусского, при современной насыщенности мира опасными производствами,
может привести к материальным потерям на миллиарды долларов.
Столкновение с астероидами более крупных размеров - диаметром порядка 1
км - угрожает существованию цивилизации в целом. По существующим в
настоящее время оценкам, несмотря на малую вероятность падения
астероидов на Землю, вероятность риска гибели индивидуума в результате
столкновения сравнима с вероятностью гибели в авиакатастрофе, от
землетрясения или урагана. Все это выдвигает проблему защиты Земли от
подобных столкновений в ряд актуальных для современного мира.
Создание системы защиты Земли (СЗЗ) от столкновения с опасными
космическими объектами (ОКО) приведет к решению целого ряда
дополнительных задач:
- в результате исследований будет получен уникальный объем
|
