Іс жүзінде 20 ғасырдың ортасында басталған ғарышты игеру процесі әдетте ғылыми-техникалық білімнің дамуындағы жаңа кезең ретінде оң жағынан ұсынылады. Алайда, бірінші спутник ұшырылғаннан кейін, Жерге жақын орбиталардың бітелуімен байланысты мүлдем басқа теріс процесс параллельді басталды. Ғарыштағы жасанды қалдықтар ғарыш кемелеріне де, Жерге де көптеген қауіп төндіреді.
Ғарыш қалдықтарының көздері
Қоқыс бұл жағдайда өте алуан түрлі, бірақ адамның тікелей әрекетімен байланысты жасанды табиғаттың туындыларына жатады. Мысалы, табиғи түрде пайда болатын метеороидтар Жердің төмен орбитасында ұзақ тұруына байланысты қауіп төндіретін техногендік қалдықтарға қарағанда қауіп төндірмейді.
Сонымен, қауіпті қоқыс ғарышқа қайдан келеді? Оның басым бөлігіспутниктік ұшыру және басқа көліктерді орбитаға шығару кезінде пайда болады. Мұндай процестерге техникалық объектілер мен шығын материалдарын қалдыратын ілеспе кемелер немесе автоматты кемелер міндетті түрде қатысады. Мұндай ластанудың ең қауіпті көзі – орбитада спутниктер мен кемелердің жойылуы, соның салдарынан басқарылмайтын жабдықтар мен ұшақтардың құрылымдық бөліктері ғарышта қалады. Жабдықтың апатқа ұшырауынан кейін немесе жоспарланған қалдықтарды шығару процесінде фрагменттер өздігінен үлкен қауіп төндірмейді. Алайда ұзақ уақыт жинақталғанда, көбінесе радиоактивті потенциалы жоғары үлкен объектілер түзіледі, бұл оларды жоюды қиындатады.
Қауіпті қоқыстардың пайда болу процестерінде агрессивті ортада ғарыш объектілерінің қоқыстарының «жастық» деградациясының әсері маңызды рөл атқарады. Қоқыстардың бірдей жинақталуына ғарыштық шаң, радиация, температураның шектен шығуы, оттегінің тотығуы және т.б. теріс әсер етеді. Осылайша, соқтығысу қаупін тудыратын физикалық элементтермен ғана емес, сонымен бірге қауіпті арттыратын бақылаусыз және жарылғыш материалдармен күресу керек. апаттар.
Ғарыш қалдықтарын бақылау
Ғарыш қоқыстарының болуымен байланысты бар қауіптер де Жерге жақын орбиталарды үнемі зерттеуді қажет етеді. Арнайы құрылғылар жасанды қалдықтарды өлшемі, массасы, пішіні, жылдамдығы,траекториясы, құрамы және т.б. Жерден қашықтығына байланысты белгілі бір жабдық қолданылады. Мысалы, LEO жүйесінің төмен Жер орбитасы шартты түрде 100-ден 2000 км-ге дейінгі қашықтықты қамтиды. Бұл спектрде радиотехника, радиолокациялық, оптикалық, оптоэлектрондық, лазерлік және ғарыш қалдықтарын бақылауға арналған басқа құрылғылар жұмыс істейді. Сонымен бірге осы құрылғыларда алынған ақпаратты талдау үшін арнайы алгоритмдер әзірленуде. Бөлінген деректер жинағын біріктіру үшін бақылаудың белгілі бір аймағында не болып жатқанының салыстырмалы түрде толық бейнесін беретін күрделі математикалық есептеу модельдері пайдаланылады.
Жоғары технологиялық бақылау әдістерін қолданғанына қарамастан, бірнеше миллиметрге дейінгі кішкентай бөлшектерді бақылауда әлі де мәселелер бар. Мұндай фрагменттерді борттық сенсорлар ішінара ғана зерттей алады, бірақ бұл, мысалы, объектінің химиялық құрамы туралы толық ақпаратты алу үшін жеткіліксіз. Мұндай бөлшектерді бақылаудың бір бағыты пассивті өлшеу деп аталады. Кезінде осы принцип бойынша Жерге оралған «Мир» ғарыш станциясының құрамдас бөліктері зерттелді. Бұл технологияның мәні ашық кеңістікте зерттелетін бөлшектердің аппарат бетіне әсерлерін тіркеу болып табылады. Зертханаларда әртүрлі зақымдар талданды, бұл ғарыш қалдықтары туралы қосымша ақпарат алуға мүмкіндік берді. Бүгінде ғарышкерлердің командалары осы зерттеу жолымен тікелей орбитада жұмыс істеп жатқан ғарыш аппараттарының беттерін тексеріп жатыр.
Қоқыстың Жерге жақын кеңістікте таралуы
Ғарыш кеңістігін бақылау орбиталардағы әртүрлі типтегі қоқыстардың біркелкі таралмағанын көрсетеді. Ең үлкен кластерлер төменгі орбиталық аймақта байқалады - атап айтқанда, жоғары орбиталармен салыстырғанда, тығыздықтағы айырмашылық мың есе болуы мүмкін. Сонымен қатар кластерлердің тығыздығы мен бөлшектердің өлшемдері арасында байланыс бар. Орташа өлшемді қоқыстардың кеңістіктік тығыздығы әдетте жоғары орбиталарда төмен орбиталарға қарағанда ірі түйіршікті элементтермен салыстырғанда азырақ пропорцияда төмен болады.
Ғарыш қоқыстарының Жер төңірегінде таралу сипаттамаларына бірқатар факторлар әсер етеді, олардың ішінде пайда болу ерекшеліктері бар. Мысалы, станцияның немесе спутниктердің бөліктерінің бұзылуы нәтижесінде пайда болған шағын фрагменттерде тұрақсыз жылдамдық векторлары болады. Ірі қоқыстарға келетін болсақ, оның жоғары динамикасының арқасында ол 20 000 км-ге дейінгі биіктікке жетуге қабілетті, сонымен қатар геостационарлық сақинада таралады. 2000 км деңгейінде, атап айтқанда, 1000 және 1500 км-де тығыздықтың жоғарылау нүктелерімен біркелкі таралу бар. Айтпақшы, геостационарлық орбита ең бітелген және оның аймағында қоқыстардың жылжуға жоғары бейімділігі тіркелген.
Ғарыш қалдықтарының даму тенденциялары
Ғарыш ғалымдарын қазіргі қауіптерден гөрі әлеуетті көбірек алаңдатадыЖер орбиталарындағы қалдықтар. Қазіргі уақытта зерттеулер ластану деңгейінің жылына 4-5% ұлғаюын болжайды. Оның үстіне, ғарыш аппараттарын ұшырудың рөлі әртүрлі орбиталардағы бөтен денелердің популяциясының өсуі тұрғысынан әлі сенімді бағаланбаған. Ірі нысандар болжам жасауға жарамды, бірақ жоғарыда атап өтілгендей, тіпті жақын кеңістіктегі шағын қоқыс туралы шектеулі ақпарат бізге жаппай қоқыстардың сипаттамалары туралы жоғары объективтілікпен айтуға мүмкіндік бермейді. Осыған қарамастан, ғалымдар ұсақ қоқыс туралы екі бірдей тұжырым жасайды:
- Қойылу нәтижесінде түзілетін ұсақ бөлшектердің көлемі соқтығыстар санының өсуімен тұрақты түрде артады. Зертханалық жағдайларда да, теориялық зерттеулерде де ұсақ фрагменттердің қирау объектілерінен бөлінген элементтердің едәуір бөлігін құрайтыны көрсетілді.
- Бірдей соқтығыс өнімдері түріндегі өте ұсақ бөлшектер сыртқы күштердің теріс әсеріне көбірек бейім. Қоқыс ұзақ уақыт бойы агрессивті жағдайда болған кезде деградацияның әсері мұндай жинақтардың болашағын сенімді бағалау ықтималдығын азайтады.
Әрине, ғарышта қоқыс табу проблемалары қиындай түседі, бұл тиісті шараларды қабылдауды талап етеді. Бірақ ғарышқа қатысты жобаларды толығымен тоқтатқанның өзінде, бар ластаушы элементтердің табиғи бөлшектермен соқтығысуы нәтижесінде Жер орбитасы бітеліп қала береді. Инерция бойынша бұл процесс кем дегенде тағы 100 жалғасадыжыл.
Ғарыштың ластануы әсерінің түрлері
Ғарыш қоқыстарының әсерінен болатын ең қауіпті теріс салдарларға мыналар жатады:
- Жерге экологиялық зиян. Жерге жақын орбитада техногендік қоқыстардың болуы өз алдына, экологиялық фонның өзгеруіне әкеп соғады және қоршаған ортаның бастапқы тазалығын бұзады. Астроном-бақылаушылардың пікірінше, Жерге жақын кеңістіктің мөлдірлігін төмендету процесі қазірдің өзінде жүріп жатыр, бұл радиожабдықтардың жұмысына кедергілердің болуын да түсіндіреді. Тікелей Жер үшін реактивті қозғалтқыштардың жұмысын қамтамасыз ететін жанармай материалдары бар компоненттердің құлау қаупін байқауға болады.
- Қоқыстар Жерге түсіп жатыр. Радиоактивті әсер болмаса да, жақын ғарыштан техногендік қалдықтардың құлауы апатты зардаптарға әкелуі мүмкін. Бүгінгі күні ең үлкен қонған объектілердің массасы 100 тоннадан аспады, бірақ бұл планетаға айтарлықтай қауіп төндірмеді. Екінші жағынан, Жер орбитасының кедергісінің қарқындылығы артқан сайын бұл сценарий барған сайын бұлыңғыр болады.
- Ғарыш соқтығысу қаупі. Ұшуды қамтамасыз етуде қолданылатын жабдық үшін ғарыштық қоқыстардың зиянын бағаламаңыз. Үлкен және ұсақ бөлшектердің бірдей әсерлері құрылғылардың жұмысында елеулі бұзылуларға әкелуі мүмкін, ал үлкен апаттар қымбат амбициялы жобаларды жүзеге асыру перспективаларына қауіп төндіреді.
Апаттың зақымдануын бағалау жүйелеріқоқыс
Біріншіден, ғарыш кемелерінің бетіндегі әсерлерді талдаудың бұрыннан қалыптасқан тәжірибесі ғарышкерлердің өздері жүргізетін сыртқы сараптама арқылы қолданылады. Жоғарыда айтылғандай, мұндай зерттеулердің нәтижелерін одан әрі қоқыстың сипаттамаларын анықтау үшін пайдалануға болады. Дегенмен, ең дәл аналитикалық ақпарат мақсатты материалдар жасанды түрде әсер ететін зертханалық сынақтар арқылы ғана беріледі. Ғарыштағы қоқыспен жабдықтың соқтығысуына еліктеу өте жоғары жылдамдықтағы соққылар арқылы жүзеге асырылады. Әрі қарай, компьютерлік және цифрлық модельдеу арқылы алынған мәліметтер зақымдану сипаттамаларына және нысаналы объектіге әсер ету механизміне талдау жасай отырып өңделеді. Негізгі көрсеткіштердің қатарында беріктік, функционалдылықты сақтау, жеке құрамдас бөліктердің сақталуы, фрагментация дәрежесі және т.б. сияқты қасиеттер бар.
Ғарыш қоқыстарының қауіп деңгейін анықтау
Орбиталық станциялар мен ғарыш кешендерін жобалау кезеңдерінде де әртүрлі қоқыс түрлерімен соқтығысу мүмкіндігі ескеріледі. Оңтайлы дизайн сенімділігін есептеу үшін құрылғы қолданылатын нақты орта туралы деректер пайдаланылады. Сонымен бірге қауіп-қатерлерді бағалаудың эксперименттік және аналитикалық әдістерінің дәлсіздігі әлі де маңызды мәселе болып табылады. Ғарыштағы қоқыстарды белгілі бір болжам деңгейінде ғана зерттеуге болады, бұл дизайнерлерге көліктерді жоғары жылдамдықтағы соқтығыстарға дұрыс дайындауды қиындатады. ҮшінҚауіпті шамамен бағалау үшін ғарыш аппаратының жолында кездесуі мүмкін ғарыштық қоқыстардың жалпы ағындары тұжырымдамасы қолданылады. Қосымша деректер ағынның тығыздығы, жылдамдығы, шабуыл бұрыштары және күтілетін әсерлер саны бойынша көрсетіледі.
Ғарыштағы қоқыс қаупін азайту жолдары
Ғарыш қалдықтарын болжаумен бірге бақылау мен сипаттаудың салыстырмалы түрде төмен деңгейі мәселенің бір бөлігі ғана. Қазіргі кезеңде мамандардың алдында ғарыш кеңістігіндегі техногендік қалдықтардың теріс әсер ету қаупін азайтуға байланысты бірқатар мәселелер тұр. Бүгінде бұл мәселені шешудің екі бағыты қарастырылуда. Біріншіден, бұл ұшулардың жалпы қысқаруы, сондай-ақ әртүрлі деңгейдегі орбиталардың бітелуіне әкелетін технологиялық процестерді барынша азайту. Екіншіден, ғарыштық қоқыстарға айналуы мүмкін бөлшектерді азайту арқылы көлік құралдарын құрылымдық оңтайландыру туралы айтуға болады. Бүгінгі таңда ғарыштық басқару жүйелерінде радиоактивті заттармен ластануға ерекше көңіл бөлінеді. Бұл түбегейлі жаңа отын ресурстарына ауысқанға дейін қозғалтқыштың пайдаланылған өнімдерін азайтуға қатысты.
Жақын ғарыштағы қоқыспен күресу перспективалары
Ғарыш қызметін жаһандық деңгейде реттеу бойынша белсенді жұмыс болашақтағы жағдайдың дамуын бағалауда оптимизмге негіз береді. Орбиталық орталардың тазалығына ұқыптылықпен қарау ең ірі мемлекеттердің стратегиялық бағдарламаларының тұжырымдамаларына енгізілген, олар ықпал етеді.ғарыштағы қоқыспен күресудегі ең үлкен үлес. Ұсақ және үлкен бөлшектерді полигон орбиталарына тазарту және шығару ғарышты техногендік ластанудан тазартудың негізгі бағыттарының бірі болып табылады, бірақ бұл тұжырымдаманы жүзеге асырудың тиімді әдістері әлі жоқ. Бұл технологиялық тұрғыдан қиын тапсырма, сондықтан қазіргі уақытта басты назар ғарыштағы адам әрекетін оңтайландыру жолдарына аударылуда.
Қорытынды
Ғарыш қалдықтары мәселелерін шешудің түбегейлі жолдарының бірі - Жер маңындағы ортаны тазартудың жаңа әрі қолжетімді құралдары пайда болғанша орбиталық станциялар мен спутниктерді ұшыруды толығымен тоқтату. Бірақ бұл бағыт бірқатар экономикалық және технологиялық себептерге байланысты да утопиялық. Дегенмен, жағдайды жақсы жаққа өзгерту үшін алғышарттар бар. Бірнеше ондаған жылдарға қарасаңыз да, адамның осы мәселеге деген көзқарасындағы түбегейлі өзгерістерді байқауға болады. Сонымен, егер «Мир» ғарыш станциясының жұмысы кезінде экипаждың қалдықтарын тікелей шығару әдеттегі тәжірибе болса, онда бүгінгі күні мұны елестету мүмкін емес. Ғарыш кеңістігінде болу процестерін реттеу үшін барған сайын қатаң ережелер енгізілуде. Бұған халықаралық конвенциялар да дәлел, оларға сәйкес ғарыш қызметіне қатысатын елдер Жерге жақын ортадағы экологиялық жағдайға кері әсерді азайту қағидаттарын ұстануға міндетті.
