Космический мусор

1.

60 лет запуска первого ИСЗ
,
Космический мусор:
откуда берется, почему
накапливается, как наблюдается, чем опасен и можно ли с ним
бороться?
доктор ф.-м.н. Л.В. Рыхлова
Космическая наука. Казань -2017

2.

Цель освоения космоса
•Для переселения на другие планеты.
Циолковский К.А.
•Возможность получить новые
знания, в том числе что-либо
непредвиденное;
•Возможность использования
вещества с других планет;
•Для улучшения жизни на Земле.
Кондратюк Ю.В.

3. Итак, вопрос первый: откуда берется космический мусор?

►4
октября 1957 года
в СССР был запущен первый
ИСЗ.
►1
февраля 1958 года
в США запустили второй ИСЗ.

4.

Во исполнение Постановления Совета Министров
СССР о подготовке к запуску первого
искусственного спутника Земли, в 1956 году
Астрономическому Совету АН СССР было поручено
организовать сеть наземных станций для
оптических наблюдений спутника и возглавить
работу по координации таких наблюдений.
Руководителем всех работ стала заместитель
председателя Астросовета проф. д.ф.-м.н. Алла
Генриховна Масевич.
Разработкой методики наблюдений и непосредственной подготовкой
наблюдателей руководили сотрудники Астросовета. В итоге, к 1 октября
1957 года на территории бывшего СССР была развернута сеть из 66
наблюдательных станций, в работе которых активно участвовали студенты и
преподаватели ВУЗов.
4 октября 1957 года все эти станции приступили к регулярным
наблюдениям.

5.

Прибор ТЗК
(станция Рига, Латвия) Станция Архангельск (Россия).
Самая северная станция.
Установка трубок ТЗК перед
наблюдениями.
Львов, Украина. Слева – начальник станции
А.А. Логвиненко
Ужгород, Украина. В
центре – руководитель
станции М.В. Братийчук
Самая южная станция – Ереван (Армения). В
центре – начальник станции Б.Е. Туманян.

6.

Наблюдение первого ИСЗ, 1957 г.
Первый профессионально сделанный фотографический снимок ракеты - носителя
первого спутника.
Получен Т.П. Киселевой 10 октября 1957 года в Пулковской обсерватории на
двойной короткофокусной камере АКД.

7.

В Астросовете составлялись каталоги наблюдений и публиковались сводные бюллетени.
С первых же дней стали поступать данные наблюдений из 33 стран мира.
Обложка первого номера "Бюллетеня
станций оптического наблюдения
искусственных спутников Земли" с
автографом Ю. Гагарина. Издание
Астросовета АН СССР.
Издания Астросовета АН СССР "Бюллетени
станций оптического наблюдения
искусственных спутников Земли" и "Научные
информации Астрономического совета".

8.

Станция Варшава, Польша
Профессор И.Д. Жонголович – научный
руководитель геодезических программ
«Арктика-Антарктика» и «Большая хорда».

9.

Полет первого спутника резко изменил представление о
верхней атмосфере Земли. Сеть станций Астросовета внесла
значительный вклад в построение модели верхней
атмосферы.
Первые визуальные наблюдения для исследования верхней
атмосферы начались в 1963 г., когда Астросовет организовал
в рамках сотрудничества Академий наук социалистических
стран квазисинхронные наблюдения низкоорбитальных
спутников по программе "ИНТЕРОБС" (с 1965г. - программа
"Атмосфера").
Результатом наблюдений стало определение внезапных
кратковременных вариаций плотности атмосферы на высоте
300-500 км и исследование их связей с солнечной и
геомагнитной активностью.
В совместных наблюдениях участвовали 22 станции СССР и
восточно-европейских стран.

10.

На базе созданной Астросоветом международной сети станций наблюдения ИСЗ,
используя геометрические методы геосинхронных наблюдений, была реализована первая
глобальная геодезическая программа "Большая хорда".

11. Космос стал неотъемлемой частью мировой экономики.

► За
60 лет Космической эры было осуществлено
около 6 тыс. запусков 6 тыс. спутников.
Накопленная масса искусственных объектов в
ОКП превысила 6 тыс.тонн.
► В 2009 году официально зарегистрировано
около 40000 пользователей космическими
услугами из 110 стран мира, а собственные
спутники в 2010 году имели более 60 стран
мира.
В проекте МКС участвует 16 государств с
бюджетом более 100 млрд долларов.

12. Самые эксплуатируемые орбиты:

► Низкие
(100 км – 2000 км)
► Средневысотные
(20 000 км)
на них работают навигационные системы
NAVSTAR, GPS, Glonass, Galileo
► Геостационарная
орбита (36 000 км) там
работают спутники связи,
телекоммуникационные, океанографические,
метеорологические спутники

13. Почему мусор накапливается? Распределение по высотам пространственной плотности каталогизированных КО (данные Аэрокосмической

корпорации США).
По оси ординат – количество КО в км3
Техногенный
Техногенный мусор невозможно экологически чисто утилизировать!

14. История взрывов и столкновений в космосе

► 29 июня 1961г. Ракетоноситель США Ablestar
вывел на орбиту один из первых
навигационных спутников Транзит-4А и еще
два малых аппарата на высоту 800-1000 км.
Миссия прошла успешно, но на 77 минуте
взорвался топливный бак ракеты. Облако
обломков наблюдалось на высотах до 2000км.
Было зафиксировано 300 крупных фрагментов,
до сих пор на орбитах остается 176.

15. Траектории и наблюдения фрагментов Ablestar 29 июня 1961 г. (слева) Распределение фрагментов Ablestar в 2011 г. (справа)

16. Самый драматический взрыв в космосе.

В 2007 году было 8 взрывов. (Всего в настоящее время
известно о 200 взрывах на орбитах , из них 56
преднамеренных).
11января 2007 года при испытаниях китайского
кинетического оружия была подорвана мишень китайский метеорологический ИСЗ «Фенгюн-1С»,массой
около 960 кг на орбите высотой около 850 км.
Через неделю обнаружено более 600 осколков,
к июлю их стало 2347, к середине сентября 2010 -3037.
Осколков размером менее 1 см Радар Хайстек
(США)зарегистрировал более 150000штук.

17.

Орбиты фрагментов китайского спутника Fengyun-1C
спустя 6 месяцев после его запланированного разрушения

18. Столкновения на орбитах

► Первое
официально зарегистрированное
столкновение двух известных (т.е.внесенных
в каталоги и хорошо отслеживаемых) объектов
– произошло в 1996 году.
При относительной скорости 14.8 км/с.
столкнулись экспериментальный военный
микроспутник радиоэлектронной разведки
Франции с фрагментом РН ЕКА «Ариан».

19. Крупнейшее столкновение в космосе

10 февраля 2009 года действующий КА
обеспечения глобальной спутниковой связью
объектов США « ИРИДИУМ-33» столкнулся с
нефункционирующим российским ИСЗ
«КОСМОС-2251» массой 900 кг.
► Столкновение
произошло над районом
крайнего севера Сибири на высоте около 790км
при относительной скорости более 11 км/с с
образованием большого числа обломков. Летом
2010 года службами США было
зарегистрировано более 2100 обломков от
обоих аппаратов.

20. Столкновение ИСЗ Космос 2251 и Иридиум-33

21. Почему мусор накапливается?

Техногенный мусор невозможно экологически чисто утилизировать

22. Как наблюдается космический мусор (КМ)?

В мире существуют две
специализированные Службы Контроля
Космического Пространства:
► СССР/Россия
► США
Европейское Космическое Агентство
(ЕКА) - готовит такую службу

23. Как наблюдается космический мусор

В СССР в 1963-66 гг. был создан Центр Контроля КП.
К работе почти сразу были привлечены
астрономические средства университетских и
академических
обсерваторий, на базе которых возникла Наземная
Система Оптических Средств (НСОС).
В 90-х годах начал работу оптико-электронный
комплекс «Окно», контролирующий ГСС и
высокоэллиптические орбиты;
НСОС – наблюдает КО на высотах
2 000 – 40 000 км
Центр контроля Космического пространства ведет
динамический каталог КО

24. Оптико-электронный комплекс «Окно», принадлежащий СККП России

2008 г. – начало работы

25.

26. Измерительный пост системы контроля космического пространства США на о.Диего Гарсия

27. Первичный мусор

► Космический
мусор образуется уже на стадии
запуска космического аппарата, при выводе его
на орбиту и в процессе его функционирования.
Мусором стали:
Старые спутники (3-4 тысячи штук);
► Ступени ракет и их обломки (около 12 тысяч
единиц весом в сотни кг);
► Мусорные баки-контейнеры (несколько сотен
штук, с 1995г. – запрещено);
► Потерянные инструменты, остатки топлива и др.

28.

Обнаруживается и каталогизируется лишь небольшая
часть КО и КМ более 10-20 см. РЛС – более 2 мм на
дальности 1000 км.
Космический мусор менее нескольких мм
обнаруживается только бортовыми датчиками,
возвращаемыми на Землю. Но это не дает
возможности определить количество, местонахождение
скоплений мусора, динамику их орбитального движения
и др.
Наземные наблюдения мелкого КМ происходят
выборочно, случайно, в отдельные интервалы времени.
На сегодня зарегистрировано около 40 000 объектов.
Из них действующих – 5 % (или около 800 штук).
Остальные – крупный КМ с массой от 300 г до 20 тонн.

29.

Ограниченная и скудная информация о
количестве мелких объектов используется в
моделях как основа для оценки характеристик
всей популяции КМ с помощью статистических
методов и экстраполяции.
Считается, что количество мелких фрагментов
КМ размером 1-10 см может составлять около
1 млн штук, а размером 0,1 – 1 см оценивается
в десятки миллионов.
Еще более мелкая фракция оценивается в
миллиарды и триллионы.

30. Чем опасен космический мусор?

► Опасность
мелкой фракции КМ определяется не
ее размерами, а ее скоростью.
► Алюминиевый
шарик массой 1 г и скоростью
10 км/с несет такую же разрушительную силу,
что и 160-кг сейф, летящий со скоростью
100 км/час.

31. Чем опасен космический мусор?

Ученые отмечают прогрессивный характер
процесса засорения космоса.
Наиболее сильно засорены орбиты с высотами:
800 км, 1000км, 1500км и ГСО из-за ее малой
емкости.
Ученые говорят о появлении «каскадного»
эффекта в таких орбитальных областях, где
пространственная плотность КМ превышает
критический уровень.

32. Прогноз роста количества столкновений каталогизированных низкоорбитальных КО с 2010 г. на 100 лет вперед: если не предпринимать

никаких мер,
если 90% отработавших КА удалять с рабочих орбит, если
полностью прекратить запуски ИСЗ.

33.

Вокруг Земли сформировалось облако частиц космического мусора как
составная часть окружающей среды
В этом облаке функционируют активные КА,
подвергаясь взаимодействию с его частицами.

34. Главный титановый кожух верхней ступени ракетоносителя «Дельта» (70 кг), найденный вблизи Эль-Рияда (2001 г.)

Главный титановый кожух верхней ступени
ракетоносителя «Дельта» (70 кг),
найденный вблизи Эль-Рияда (2001 г.)

35. Кожух 3-й ступени РН «Дельта 2», найденный в Австралии в 2008 г.

36.

Космические дворники
Республика Алтай договорилась с Роскосмосом о том, что ведомство
очистит её территорию от обломков ракет, запущенных с Байконура.
За полвека космической эры здесь скопилось около четырехсот таких
фрагментов, многие из которых токсичны. Приводить в порядок свою
планету учатся и на севере страны, где расположен космодром Плесецк.
http://www.fg-partner.ru/?select=general&select_news=day&f=2008_07&d=04

37. Полученные в июне 1997 г. повреждения солнечных панелей модуля «Спектр» орбитальной станции «Мир»

38. Можно ли бороться с космическим мусором?

Как и у всякой сложной и актуальной проблемы, у КМ существует
несколько направлений исследований :
Научное
Техническое
Юридическое
Экологическое
Международное космическое право по мирному использованию
космического пространства создавалось под эгидой ООН и оно
не имело прямого отношения к КМ.
Вопрос о космическом мусоре был впервые поставлен в ООН в
1994 году и с тех пор обсуждается ежегодно.
Эффективных мер защиты от объектов КМ более 1 см в
поперечнике нет!
Существуют лишь некоторые предложения : «распылять»
крупные объекты лазером, запускать специальные
мусоросборщики и т.п.

39. В обеспечение безопасности космических полетов в условиях техногенного загрязнения и снижения опасности для Земли, предлагается

:
Экологический мониторинг ОКП (особенно ГСС), ведение
каталогов объектов «космического мусора»
Математическое моделирование КМ, прогноз засоренности ОКП,
информационное сопровождение событий опасных сближений КО
и их неконтролируемых вхождений в плотные слои атмосферы
Разработка способов и средств защиты конкретного КА от
воздействия высокоскоростных частиц КМ
Пассивация КА РН и сокращение выбросов в космос
сопутствующих запускам мусора
Увод спутников , закончивших срок своего активного
существования на «орбиты захоронения»
Миниатюризация вновь запускаемых спутников.

40.

Разрабатывается комплекс мер по сокращению
количества мусора в околоземном пространстве.
Занимается этой проблемой Межагентский
координационный комитет по космическому мусору
(IADC) и Научно-технический подкомитет Комитета
ООН по использованию космического пространства
в мирных целях (STCS UN COPUOS)

41.

Каждая проблема
имеет решение.
Единственная
трудность
заключается в том,
чтобы его найти.
Эвви Неф
Отдайте нам свой космический мусор….

42. Спасибо за внимание!