Вадим Романов - Мусор преграждает путь в космос

• Название: Мусор преграждает путь в космос
• Автор: Вадим Романов
• Жанр: Науки о космосе
• Год: 2012

Количество мусора — природного и техногенного, связанного с деятельностью человека, — на околоземных орбитах постоянно увеличивается. В перспективе орбитальный мусор угрожает самой возможности не только освоения Космоса человеком, но и выхода в околоземное космическое пространство (ОКП). Между тем, жизнь современного человека немыслима без спутников, навигационных систем и космических станций в ОКП. Невозможным будет информационная и хозяйственная жизнь цивилизации, её развитие и процветание, освоение ближнего и дальнего Космоса.

Неожиданным препятствием амбициозным планам человечества стала проблема мусорных объектов — в первую очередь вышедших из строя спутников, их разрушенных фрагментов и обломков космической орбитальной техники. Они в буквальном смысле закрывают дорогу в Космос, препятствуя выведению космической техники, блокируют и захламляют воздушные пути, через которые должны подниматься полезные грузы.

Пока надёжных работающих технологий избавления от мусорных орбитальных объектов нет. Появятся ли они в будущем и какими видятся разработчикам ракетно-космической техники? Эти вопросы и многие другие вопросы правильного определения и принадлежности объектов в околоземном космическом пространстве к категориям отходов, отбросов или мусора обсуждаются в этой книге.

Книга написана простым доходчивым языком и рассчитана на читателя, интересующегося современным состоянием космонавтики, её проблемами и перспективами развития. Большое количество иллюстраций помогает понять изложенный материал. Для студентов, научных сотрудников, учащихся и просто любознательных людей.

---

Вадим Романов Мусор преграждает путь в Космос

Сокращения

В настоящем издании применены следующие сокращения:

КА — космический аппарат;

КК — космический комплекс;

ДУ — двигательная установка:

КМ — космический мусор;

КО — космический объект;

КРТ — компонент ракетного топлива;

КТ — космическая техника;

ОКП — околоземное космическое пространство;

ОС — окружающая среда;

РК — ракетный комплекс;

РКД — ракетно-космическая деятельность;

РКТ — ракетно-космическая техника;

РАО— радиоактивные отходы;

PH — ракета-носитель;

РБ — разгонные блоки;

РТ — ракетная техника;

а. е. — астрономическая единица;

ЕКА — Европейское космическое агентство;

GEO — геостационарная орбита;

ECO — геостационарная орбита;

ВЭО — высокоэллиптическая орбита;

LEO— низкая земная орбита;

НОО — низкие околоземные орбиты;

ООН — Организация объединённых наций.

Введение

Нет ни мира, ни покоя, если путь греха избрал,

Ты своею же рукою сам себя и наказал:

Обратись всем сердцем к Богу, скорбь свою Ему излей,

И на новую дорогу обратись, мой друг, скорей.

По материалам “Библейского радиокласса”— “Хлеб наш насущный”

Потребности человечества в освоении космического пространства определяются необходимостью контроля за использованием природных ресурсов планеты, в обеспечении глобальности телекоммуникаций, навигации, мониторинга земной поверхности, воздушного и космического пространства. Космические средства имеют важнейшее значение в создании единого информационного пространства отдельных государств и всей цивилизации. Без присутствия космической техники в околоземном пространстве уже невозможно эффективное использование транспорта, развитие науки и образования, нельзя обеспечить надёжность и достоверность гидрометеорологических прогнозов и долгосрочное прогнозирование стихийных бедствий.

В XXI веке космическая деятельность аккумулирует передовые достижения науки и техники, стимулирует создание высокоэффективных технологий для производства продукции, конкурентоспособной на мировом рынке. Освоение и использование ОКП занимает ключевое место в геополитике и является одним из факторов, определяющих статус страны, способствует обеспечению её национальной безопасности, экономическому, научному и социальному развитию. Кроме того, космические военные средства являются важнейшей составляющей оборонного потенциала стран, обладающих доступом в ОКП и в большой Космос. Иными словами, без присутствия человека в ближнем и дальнем Космосе развитие цивилизации стало немыслимым. И всё это огромное, правильнее сказать, необозримое количество проблем и задач, политических, социальных и технических решений может быть остановлено некстати появившемся на «небосклоне» тривиальным мусором!

Что же происходит в околоземном космическом пространстве и как получилось, что факт возможной его блокировки мусором стал неожиданным, а человечество неготовым к этому вызову?

В настоящее время вокруг Земли вращается более 600 тыс. рукотворных объектов диаметром более 1 см. По данным Европейского космического агентства (ЕКА), 41 % составляют различные обломки, потерянные инструменты и т. п., 22 % — это отработавшие свой срок космические аппараты, 13 % от общего числа составляют следы различных экспериментов и научных проектов, 7 % — части ракет-носителей. В то же время на функционирующие космические аппараты приходится только 7 % огромного количества отходов, связанных с освоением Космоса человечеством. Получается, что 93 % объектов, вращающихся вокруг Земли, — это бесполезный и опасный мусор, разбросанный по различным орбитам. Причём удалить его одномоментно или за небольшое время из околоземного космического пространства невозможно. Взорвав мусор в ОКП, мы не уничтожим его, а лишь увеличим его количество в виде более мелких фрагментов.

Избавление от космического и орбитального техногенного мусора возможно только при его сгорании в атмосфере. По расчётам учёных, в течение нескольких лет спуститься до её уровня могут объекты, расположенные на высоте ниже 600 км. Расположенному на высотах ~800 км мусору на это требуется десятилетия, а искусственным объектам на высотах от тысячи километров и выше — сотни лет. В создавшейся ситуации мусор закрывает дорогу в Космос. Для решения этой проблемы необходимы научные исследования и изучение мусорного феномена, начало которым было заложено экскретологией — наукой о продуктах конечного выделения природы и человеческого общества [1]. В первую очередь необходимо определиться в терминологии, тогда можно надеяться на возможность научного определения изучаемых объектов, исключающую их неоднозначную трактовку и понимание.

В природоохранной, а точнее сказать в экскретологической деятельности сложилась ситуация, когда специалисты различных областей знаний понимают первичные определения неодинаково — одни очень узко, другие чрезмерно широко, произвольно заменяя одни объекты другими. Это относится к таким экскретам как отходы, отбросы и мусор. А ведь необходимо, — "чтобы новые определения согласовались с теми, которые положены в основу науки, и чтобы одинаковые термины сохраняли всегда один смысл". Иначе о какой "основе" и о какой "науке" вообще может идти речь? Узкие специалисты не понимают друг друга, они не имеют общего для всех языка. Он раздроблен на множество течений, учений и школ и применяется узковедомственно. Такого беспорядка нет даже в астрологии, которую немногие признают за науку. В разных публицистических и научных изданиях авторы одни и те же объекты называют то мусором, то отходами, то отбросами. Понятие мусора в справочниках найти непросто, а если оно там приведено, то путано и противоречиво [1].

Возникла парадоксальная ситуация — отбросы, мусор, мусорные свалки и полигоны есть, а самих этих объектов как бы и нет! Они присутствуют только в некоторых словосочетаниях (например, мусороприёмник, мусоровоз, космический мусор) или в просторечии. Нет таких определений, как мы выяснили ранее, и в научной справочной литературе.

В Большой Медицинской Энциклопедии [42] также всё, от чего избавляется человек в процессе жизнедеятельности «свалено в кучу», но называются эти объекты не отходами, как в российских федеральных законах, а отбросами.

Подробно этот вопрос обсуждается в нашей книге [1], где предлагается логически непротиворечивая терминология мусорных объектов на основе понятия экскретов.

Что касается космонавтики и смежных с ней областей знаний, то авторы многих изданий используют понятие «космического мусора» к любым вышедшим из строя техногенным объектам, их фрагментам и разрушенным при авариях изделиям и частицам. Например, в Национальном стандарте «Изделия космической техники» (ГОСТ Р 52925-2008)» [43] в разделе 3.7 космический мусор определяется так: «Все находящиеся на околоземной орбите космические объекты искусственного происхождения (включая фрагменты или части таких объектов), которые закончили своё активное функционирование». Это определение нуждается в уточнении, так как к Космосу эти объекты никакого отношения не имеют и должны быть отнесены либо к отходам, либо к техногенному мусору. В разделе 6 Федерального ГОСТа [43], кроме того, используется понятие «твёрдого мусора». Что это такое, в этом документе не разъясняется…

Основным результатом этой книги является не столько космическая научная и познавательная её направленность, а в первую очередь выяснение феномена орбитальных мусорных объектов. Всё, что бездумно называют «космическим мусором», на самом деле следует подразделить на совершенно разные объекты — разные как в физическом, так и в функциональном планах. В первом разделе книги даются понятия и определения объектов, используемых в экскретологии. Вопросы классификации орбитальных экскретов на орбитальные отходы, орбитальный техногенный мусор, орбитальные отбросы и орбитальный космический мусор приведено в разделах 2–6 нашей книги.

В седьмом разделе книги на основе литературных данных обсуждаются возможности и способы избавления от орбитальных мусорных экскретов.

Последний восьмой раздел книги посвящён рассмотрению и анализу кризиса космонавтики, который может наступить при сохранении прежних принципов и методов освоения космического пространства. В приложениях к книге приводятся данные о экскретах и порождаемых ими проблемах, а также выдержки из «Национального стандарта» по требованиям к космическим средствам ограничения техногенного засорения ОКП. Краткий тематический словарь поможет разобраться в разнообразных терминах и определениях, а многочисленные иллюстрации зримо представить, недоступную для обозрения на поверхности Земли космическую технику.