Россия создает открытую базу околоземных объектов

Источники образования

В Солнечной системе постоянно перемещается огромное количество космических тел. Более 98% из них пребывают в основном астероидном поясе, находящемся между орбитальными путями Юпитера и Марса. Для некоторых объектов свойственны столкновения с соседями. Вследствие этого они уходят со своих привычных орбит, а затем направляться к другим телам, в том числе и к Земле.

Существует большое количество астероидов, которые обращаются вокруг Солнца ближе основного пояса. Те, которые находятся на стадии максимального сближения с планетой Земля, относятся к одной из категорий (их общее количество – 4):

• амуры – их орбиты на 100% находятся дальше от Солнца в отличие от земного афелия;
• аполлоны – их перигелий локализуется близко к Солнцу в сравнении с земным афелием, однако крупная полуось их орбиты превышает земной показатель;
• атоны – их афелий располагается дальше от Солнца, однако большая полуось меньше земного параметра, пересечение ими земной орбиты происходит с внутренней области;
• атиры – тела с орбитами, полностью лежащими ближе к Солнцу в отличие от земного перигелия.

Некоторые околоземные астероиды малого типа входят в земную атмосферу наподобие метеоров.

Россия создает открытую базу околоземных объектов

В эту базу планируется добавлять и военные спутники США и их союзников

Фото: ТАСС/ Юрий Смитюк
На 59-й сессии Комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях (проходила с 8 по 17 июня в Вене) российская делегация предложила создать открытую информационную платформу по космическим объектам, пишут «Известия». Такая платформа будет включить информация по действующим спутникам и космическому мусору. Руководитель делегации Виктор Мешков заявил также о том, что Россия планирует сделать полностью открытый сервис по выдаче орбитальных данных. Этот сервис будет предоставлять всю информацию по околоземным объектам всем желающим.

В числе прочих данных будет размещаться и информация, которую по соображениям секретности не публикует командование космической обороны США (USSPACECOM). Речь идет о каталоге NORAD (North American Aerospace Defense Command). В каталоге содержится информация о более 45 тыс. объектов, запущенных за всю историю космонавтики. У каждого объекта есть собственный пятизначный номер NORAD ID. Под номером 1 значится верхняя ступень советской ракеты Р-7, доставившей 4 октября 1957 на орбиту «Спутник-1». Самому спутнику присвоен номер 2. Почти весь каталог NORAD находится в открытом доступе. Различные интернет-сервисы помогают отслеживать те космические объекты, которые занесены в каталог. Можно узнать, например, траекторию движения любого спутника. Но есть и закрытая информация, которой нет в общем доступе. Некоторые данные по космическим объектам намеренно немного изменены, чтобы их точное местоположение было невозможно узнать. Информация в NORAD закрывается не только по военным спутникам США, но и по оборонным спутникам союзников Штатов. Это Франция, Германия, Израиль и Япония. При этом в каталоге есть вся информация по российским спутникам военного назначения. В NORAD занесены и данные по новейшему российскому военному спутнику связи, который уже показывал необычную мобильность. Спутник был выведен на орбиту в июне этого года.

Информация в отечественный каталог будет добавляться регулярно. Изучать околоземные объекты отечественные специалисты могут без проблем: ресурсы технической базы более чем достаточны для этой цели. С 2010 года по заказу Роскосмоса изготовили 21 телескоп с диаметром от 19.2 до 65 см. Эти системы готовились для «Автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве» (АСПОС ОКП).

Кроме того, у Минобороны есть и своя система контроля околоземного космического пространства. Это «Научная сеть оптических инструментов для астрометрических и фотометрических наблюдений» (НСОИ АФН)», которая работает с 2010 года. В этом проекте принимает участие 31 обсерватория из 15 стран мира, включая Боливию и Мексику. За несколько лет эти обсерватории получили 54 новых телескопа с диаметром от 12,5 см до 80 см.

Благодаря этому российская сеть сопровождает примерно на 40% больше объектов, чем американская сеть. Кроме того, у отечественных специалистов в несколько раз больше телескопов по сравнению с NORAD. «… мы используем телескопы, которые имеют поле зрения в несколько раз больше, что позволяет нам за ночь просматривать гораздо большие участки неба и получать существенно более точные орбиты, открывать больше новых объектов», — говорит Игорь Молотов, координатор проекта НСОИ АФН, старший научный сотрудник Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН.

Сейчас российские специалисты предлагают объединить базы данных разных стран по космическим объектам, превратив разрозненную информацию в единый каталог. Достоинствами объединенного каталога будут большая его полнота, точность и доступность для практически любой страны, которая ведет космическую деятельность. Такая система может использоваться и как система информирования о космических угрозах, а также для выдачи информации операторам пусковых услуг в случае появления проблем при выведении космических аппаратов.

Стоит отметить, что американская делегация на 59-й сессии Комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях высказалась против этой инициативы. В то же время, Китай идею поддержал. Проблема, как считают некоторые специалисты, в том, что американцы не желают выдавать секретную информацию о ряде объектов военного назначения.

Многие отечественные ученые считают, что унифицированная международная база объектов околоземного космического пространства должна быть создана. Андрея Ионин, член-корреспондента российской Академии космонавтики им. К.Э. Циолковского поддерживает идею создания такой базы. По его словам, космический мусор — это международная проблема, а не вопрос, который должна решать какая-то одна страна. Это же касается и астероидно-кометной опасности. Если что-то в космосе пойдет не так, решать проблему придется всем миром. И объединенная база данных по околоземным объектам должна стать основным инструментом в работе организаций, которые занимаются космическими запусками или просто изучают околоземное космическое пространство.

Историческая справка обнаружения

Одним из первых таких тел стал астероид Эрос (433), относящийся к группе Амуров. Его обнаружение и окончательное открытие произошло в 1898 году. Самое крупное из всех подобных тел – Ганимед (1036), он имеет диаметральное сечение в 32 километра, в то время как у Эроса оно составляет 17 км. Также можно рассмотреть некоторые околоземные астероиды в хронологической последовательности их обнаружения:

А Вы смотрели: Сколько Земля весит в тоннах

Движение астероида 2004 FH на фоне звёзд

• YU55 (2005 г.) – его нельзя путать со спутником Юпитера, имеющим аналогичное наименование, диаметральное сечение равно 32 км;
• HZ51 (2006 г.) – открытие данного космического тела произошло 27 апреля, первые расчёты подтвердили, что есть вероятность столкновения с земной поверхностью, однако впоследствии они были опровергнутыми;
• HJ (2008 г.) – объект отличается крайне быстрым вращением, параметр которого составляет 42 секунды;
• TC3 (2008 г.) – наблюдение за ним произошло за 20 часов до сгорания в Атмосфере над территорией государства Судан, случилось это 7 октября;
• DD45 (2009 г.) – обнаружение тела случилось 28 февраля за 3 дня до момента приближения к Земле на минимально возможную дистанцию;
• VA (2009 г.) – небесный объект, имеющий размерный показатель в 7 метров, прошедший на дистанции порядка 14 000 км от нашей планеты, точная дата события – 6 ноября;
• AL30 (2010 г.) – обнаружение тела случилось 11 января, размерный фактор составляет порядка 15 метров;
• AG5 (2011) – открытие приходится на 8 января, диаметральное сечение по оценкам учёных составляет 140 метров, в соответствии с Туринской шкалой объекту присвоен 1 балл;
• EC (2013) – обнародование данных об этом теле произошло 1 марта силами гавайской обсерватории, вероятность столкновения с поверхностью планеты Земля была практически нулевой;
• RC (2014) – этот объект имеет диаметр порядка 20 метров, а 7 сентября он пронёсся над Землёй на дистанции порядка 40 000 км.

Околоземный объект

К этим объектам относят несколько тысяч околоземных астероидов, околоземные кометы, некоторое число АМС на солнечной орбите[2] и метеороиды достаточно крупных размеров, чтобы отследить их до столкновений с Землёй. В настоящее время широко принято, что именно такие столкновения имели значительную роль в формировании геологической и биологической истории планеты[3]. Интерес к околоземным объектам стал возрастать с 1980-х годов, когда увеличилась осведомлённость о потенциальной опасности, которую представляют для Земли некоторые из астероидов и комет, и исследуются их активные передвижения. Изучение этого вопроса показало, что ввиду больших территорий Россия, Соединённые Штаты и Китай являются наиболее уязвимыми в случае столкновения планеты с метеоритами[4].

К околоземным объектам относят такие околоземные астероиды, орбиты которых лежат в диапазоне между 0,983 и 1,3 а.е. от Солнца[5]. Когда обнаруживаются околоземные астероиды, они подтверждаются Центром малых планет для каталогизирования. Орбиты некоторых околоземных астероидов пересекаются с Землёй, так что они несут угрозу столкновения[6]. США, Евросоюз и другие нации в настоящее время активно ищут околоземные объекты[7] в рамках совместной программы Spaceguard.

В США НАСА имеет мандат конгресса для деятельности по каталогизированию всех околоземных объектов, имеющих по крайней мере 1 км в поперечнике, так как влияние подобных объектов в случае столкновения будет достаточно серьёзным, чтобы вызвать катастрофические последствия. По состоянию на октябрь 2008 года было обнаружено 982 таких околоземных объекта[8]. Было подсчитано, что в 2006 году не было найдено 20 % этих объектов[7]. Ведётся работа по использованию имеющихся в Австралии телескопов, чтобы покрыть ими около 30 % неба, пока что не охваченного программой наблюдения.

Потенциально опасные околоземные объекты в настоящее время определяются исходя из измеренных параметров объектов и оценки их сближения с Землёй[9]. Большинство объектов пересекаются с орбитой Земли на минимальном расстоянии в 0,05 а.е. и абсолютной магнитудой 22 и меньше (приблизительный индикатор крупных размеров для потенциально опасных объектов). Объекты, которые не могут приблизиться к Земле ближе чем на 0,05 а.е. (около 7 480 000 км) или меньше 150 м в диаметре (абсолютная магнитуда = 22,0 с предполагаемым альбедо в 13 %), не относятся к потенциально опасным околоземным объектам[10]. Каталог НАСА околоземных объектов включает в себя расстояния до астероидов и комет, измеренных в расстояниях до Луны[11], такое использование стало более привычными единицами измерения, используемыми средствами массовой информации и прессой при обсуждении этих объектов.

Степень опасности от околоземных объектов различна и оценивается по Туринской шкале и другим методикам в зависимости от их размеров, минимальных расстояний сближения с Землёй и вероятности столкновения с ней. Известные сравнительно крупные астероиды (такие как 270-метровый Апофис и 270-метровый 2007 TU24) сближаются до расстояний больше чем до Луны, но в случае столкновения способны вызвать глобальные катастрофы для человечества. Некоторые небольшие (диаметром от нескольких метров) астероиды сближаются на малые расстояния (например, 2004 TS26 до 6150 км 9 октября 2008 года, 2004 FU162 до 6535 км 31 марта 2004 года, 2009 VA до 14000 км 6 ноября 2009 года) и в случае столкновения способны вызвать последствия, соизмеримые с атомным взрывом, что также имело место при Тунгусской катастрофе метеороида. Некоторые из малых астероидов входят в атмосферу Земли метеороидами (например, метровый 2008 TC3 7 октября 2008 года), что не вызывает серьёзных последствий.

Некоторые из обнаруженных околоземных объектов (например, 2006 RH120, 6Q0B44E, 2010 AL30) подозреваются в искусственном происхождении.

Проблематика обнаружения

Околоземные астероиды, невзирая на относительную простоту наблюдения за ними, порой предполагают некоторые трудности в плане проведения исследовательских мероприятий.

Финансовые проблемы

Именно финансовые причины создают затруднения в процессе поиска малых объектов силами NASA. На 2020 год порядка 769 комет не могут наблюдаться особо пристально. Все силы астронавты и астрономы тратят на наблюдения за крупными телами.

А Вы смотрели: Интересные факты о планете Марс

Технические трудности

Некоторые околоземные астероиды не могут быть полноценно обнаружены по причине технических сбоев. Большинство тел обнаруживается за пару часов до момента падения, что не предоставляет возможностей профилактики вероятных последствий.

В настоящее время околоземные астероиды, по предварительным оценкам учёных, представлены в количестве 6 200 штук. Большинство из них проходит на дистанции от Земли в 1,3 астрономических единиц.

Источник

Околоземные астероиды сильно отличаются от метеоритов из-за эффекта Ярковского

Разительное отличие большинства метеоритов, падающих на поверхность нашей планеты, от большинства сближающихся с Землёй астероидов вызвано тем, что эффект Ярковского на первые действует значительно сильнее, чем на вторые. В связи с этим до Земли долетают метеориты из разных частей главного пояса астероидов, находящегося между орбитами Марса и Юпитера, а большинство околоземных астероидов сформировалось при разрушении объекта, первоначально двигавшегося во внутренней части этого пояса. Учёные под руководством Пьера Вернацца, опубликовавшие работу

в последнем номере Nature, обратили внимание на категорическое несовпадение физических характеристик двух популяций – метеоритов и околоземных астероидов. Как показали наблюдения за опасными астероидами в последние годы, около 2/3 этой популяции принадлежат к относительно редкому классу LL-хондритов. В то же время метеориты с таким составом составляют всего 8% вещества, выпадающего на Землю. Стремительное увеличение количества околоземных астероидов, для которых определён состав, в последние годы, более не позволяет считать эти различия статистической флуктуацией и требует объяснения, решили Вернацца и его коллеги.

По их мнению, причина – в эффекте

, предсказанном российским инженером Иваном Ярковским ещё в конце XIX века. Из-за разного нагрева утренней и вечерней стороны вращающегося астероида, равнодействующая силы реакции теплового излучения с его поверхности не равна нулю и либо толкает астероид вперёд, либо тормозит его; в результате меняется и орбита. При этом действие эффекта Ярковского на маленькие тела гораздо сильнее, чем на большие: у первых отношение поверхности, определяющей силу, к массе, определяющей инерцию, гораздо больше, чем у вторых.

Как показывают Вернацца и его коллеги, в результате тела размером с булыжник и менее, составляющие основную часть метеоритов, падающих на Землю, за годы существования Солнечной системы могут добраться до орбиты нашей планеты, стартовав из любого места в поясе астероидов. В то же время более крупные объекты – такие, как околоземные астероиды – могут выйти из пояса только если они изначально находились на самом внутреннем его краю; при этом достаточно небольшой дестабилизации орбиты – дальнейшее развитие событий обеспечат резонансные возмущения со стороны крупных планет. Предполагается, что именно таким образом и возникла значительная часть астероидов, сближающихся с Землёй, которые когда-то давно находились во внутренней части пояса астероидов, образовавшись в результате разрушения относительно крупного тела, сформировавшегося здесь на заре существования Солнечной системы.

У работы астрономов есть и практический аспект. LL-хондриты богаты минералом оливином и относительно бедны железом, в то время как среди метеоритов встречаются и железные, и каменные, и смешанный состав. Информация о физических свойствах объекта очень важна для разработки стратегий противодействия астероидной угрозе

: если мы узнаем, что на нас движется астероид, то оптимальный метод изменения его орбиты будет зависеть от того, из чего он состоит. Обладая информацией о физических свойствах большинства опасных тел, можно сконцентрироваться на стратегиях борьбы, применимых конкретно к ним.

Введение

Космическое пространство постепенно становится своеобразной частью среды обитания и деятельности человека, происходит расширение содержания понятия “окружающая природная среда” с включением в это понятие околоземного космического пространства. Таким образом, уже сейчас идет процесс экологизации космоса, под которым понимается «..расширение сферы обитания человека, его взаимодействия с природой до космических масштабов, выход сферы взаимодействия общества и природы за пределы планеты, процесс освоения, “социализации” Вселенной»

С целью изучения проблемы антропогенных воздействий на околоземное космическое пространство, связанных с деятельностью человека как на Земле, так и в космосе, в 1976 г. по решению КОСПАР (Комитет по космическим исследованиям при Международном совете научных союзов) была создана комиссия по рассмотрению подобных возможных вредных воздействий на космическую среду. На конференции КОСПАР в 1979 г. этой комиссией были сообщены основные направления проводимых исследований, а в 1982 г. опубликованы некоторые предварительные результаты исследований по проблеме антропогенных воздействий на околоземное космическое пространство.

На заре космической эры, в 60-х годах, состоялось несколько научных симпозиумов, участники которых пытались определить перспективы развития космонавтики. Специалисты разных областей, расходясь в деталях воззрений на конкретные пути развития исследований и освоения космического пространства, были единодушны в том, что в условиях мирного развития цивилизации освоение космоса открывает принципиально новые возможности для повышения научно-технического потенциала человечества. В 70-х годах были выдвинуты некоторые принципиально новые идеи и получены новые экспериментальные данные, определившие пути дальнейшего освоения космического пространства.

Основной тенденцией в освоении околоземного космического пространства, отчетливо проявившейся в 70-е годы, стало решение широкого круга прикладных задач с помощью самой разнообразной космической техники.

В связи с созданием модульных долговременных орбитальных станций нового поколения и необходимостью сооружения других крупногабаритных космических конструкций (например, многоцелевых космических платформ, орбитальных радиоастрономических комплексов и т. д.) все большую актуальность приобретает проведение в космосе строительно-монтажных работ.

Надо сказать, что прогнозирование путей развития космонавтики в условиях ее стремительного прогресса, постоянного появления новой научно-технической информации, новых идей, проектов и разработок, конечно, является чрезвычайно сложным делом. На наших глазах в течение нескольких последних лет многие крупные космические проекты подвергались кардинальной переоценке.

Но вне зависимости от конкретных путей дальнейшего развития космонавтики расширение масштабов хозяйственной деятельности человека в космосе в будущем может потребовать решения проблем экологии околоземного космического пространства, являющихся до известной степени характерными и земной экологии: проблемы воздействий космических транспортных средств на околоземное космическое пространство и проблемы љего загрязнения выбросами газообразных, жидких и твердых отходов из космических производственных комплексов.

Конечно, обострения этих проблем можно ожидать, по-видимому, лишь в следующем столетии, однако очень важно уже сейчас глубоко и тщательно изучать все виды антропогенных воздействий на космическую среду, анализировать экологические перспективы деятельности в космосе, поскольку пренебрежение требованиями экологии и охраны окружающей среды может в конечном счете свести на нет плоды технического прогресса.

Говоря о проблемах, связанных с загрязнением космического пространства, нельзя не упомянуть о выдвигаемых проектах отправки в космос высокотоксичных и радиоактивных отходов наземных промышленных предприятий. Хотя, казалось бы, удаление таких отходов в космос более благоприятно для биосферы Земли, нежели их захоронение в шахтах или в глубинах океана (при условии, конечно, гарантии абсолютной безопасности и надежности самой операции отправки отходов с Земли), однако такие проекты требуют тщательного экологического обследования.

Околоземное пространство в целом представляет собой весьма динамичную и нестабильную систему, которая под влиянием внешних воздействии может переходить в неустойчивое состояние.

Загрязнение космоса

Основные виды антропогенного воздействия на околоземное космическое пространство:

· выброс химических веществ в результате работы реактивных двигателей;

· тепловое загрязнение;

· загрязнение твердыми фрагментами и космическим мусором;

· электромагнитное излучение радиопередающих систем;

· радиоактивное загрязнение и жесткое излучение от ядерных энергетических установок на спутниках

В процессе работы реактивных двигателей В околоземном космическом пространстве(ОКП) поступает огромная масса различныхгазообразных химических продуктов

. Современные ракеты имеют жидкостные (российский «Протон») и твердотопливные (американский «Шаттл») двигатели. Основные продукты их выброса – вода и диоксид углерода.

Так, в результате пролета одной ракеты «Протон» в космос поступает 100т воды и более 90 т СО2; для «Шатлла» эти данные соответственно – 470т воды и 110 т углекислого газа. На высоте более 90 -100 км молекулы воды диссоциируют под действием УФ- излучения, образуя атомарный водород. Так «Шатлл» вносит 19 т атомарного водорода.

Современные мощные ракеты-носители при выведении на орбиту полезной нагрузки массой несколько десятков тонн расходуют топлива в 20-30 раз больше массы полезного груза. Например, стартовая масса американской ракеты “Сатурн-5” составляла 2900 т, тогда как ее полезный груз — около 100 т. В результате при каждом пуске мощной ракеты выбрасывались в атмосферу сотни тонн продуктов горения.

За счет сжигания топлива разных видов на Земле в атмосферу сейчас ежегодно поступает более 20 млрд. т углекислого газа и свыше 700 млн. т других газообразных соединений и твердых частиц, в том числе около 150 млн. т сернистого газа. Последний, соединяясь с атмосферной влагой, образует серную кислоту, что может приводить к выпадению так называемых кислотных дождей, отрицательно влияющих на растительный и животный мир.

В таблице приведены состав и количество выбросов продуктов сгорания в атмосферу при пускал различных РН.

Уже в 60-х годах исследователи, проводившие наблюдения ионосферы во время запусков мощных ракет-носителей, обратили внимание на необычные явления в ионосфере: после запуска ионосфера, казалось бы, исчезает вблизи следа ракеты, но через час-другой картина нормальной ионосферы восстанавливалась. Было высказано предположение, что газы, выбрасываемые в ионосферу при полете ракеты, “выталкивают” разреженную ионосферную плазму. В результате в ионосфере образуется область с пониженной плотностью плазмы — “дыра”, которая после расплывания облака газа снова затягивается.

Толчком к дальнейшему исследованию явлений в ионосфере, сопровождающих запуски ракетносителей, стало обнаружение так называемого “Скайлэб-эффекта”, который был выявлен при запуске в мае 1973 г. мощной ракеты-носителя “Сатурн-5”, выводившей в космос станцию “Скайлэб”. Двигатели ракеты-носителя работали до высот 300-400 км, т. е. в F-области ионосферы, где располагается максимум ионизации ионосферы. Сопоставление же данных по концентрации электронов в ионосфере при запуске станции “Скайлэб” и за сутки до того показало, что эта концентрация после запуска ракеты-носителя уменьшилась на 50%, причем площадь возмущения в ионосфере по данным наблюдений радиомаяков достигла приблизительно 1 млн. кв. км.

Так, частицы аэрозоля, выброшенные двигателями ракет-носителей, могут существовать в стратосфере до года и более, что может сказаться на тепловом балансе атмосферы. Кроме того, такие продукты сгорания, как соединения хлора, азота и водорода, являются катализаторами реакций с участием молекул озона и их роль в фотохимическом цикле озона велика, несмотря на их, относительно малые концентрации в стратосфере.

Космические аппараты «Шатлл» и «Энергия» выбрасывают также хлор

– один из главных разрушителей озона в верхней атмосфере.

Хотя озонный слой, защищающий Землю от вредного воздействия коротковолнового солнечного излучения, располагается на высотах ~20-50 км, проблема образования так называемых «озонных дыр» постоянно упоминается в связи с запусками мощных ракет-носителей. До настоящего времени продолжаются споры между учеными относительно того, какие же факторы в наибольшей степени способствуют разрушению озонного слоя.

При одиночном запуске «Энергии» максимальное уменьшение происходит через 24 дня и составляет 1,5-1,7 % в пределах вертикального столба диаметром 550 км. В случае залпового пуска 12 ракет величина параметра достигает 6,6%. В конечном счете это приводит к усугублению глобальной проблемы – истощению озонового слоя Земли. Это негативно воздействует на биосферу, особенно на живые организмы, включая человека.

По данным ВОЗ, уменьшение стратосферного слоя озона на 1% приводит к росту онкологических заболеваний на 6 %.

Из других антропогенных воздействий на ОКП наиболее важным является разогрев ионосферы

в результате поглощения части энергии электромагнитного излучения радиопередающих систем. Тепловому загрязнению космоса способствует также энергия мусора вследствие высокой скорости движения его частиц, что иногда достигается 40% тепловой энергии верхней атмосферы.

Естественное радиоизлучение

в окрестности Земли складывается из различных источников: атмосферных электрических помех, теплового радио излучения Земли, космического радиоизлучения, радиоизлучения Солнца и планет. Именно эти источники определяли характеристики электромагнитного эфира во времена М. Фарадея. Однако в настоящее время земная цивилизация обеспечивает значительную долю радиоизлучений в околоземном пространстве.

Источниками искусственных радиоизлучений, хотя и малой интенсивности, являются также спутники и другие космические аппараты, вращающиеся вокруг Земли.

Электромагнитный эфир в наши дни настолько насыщен искусственными радиоизлучениями, что Международному союзу электросвязи пришлось “наводить порядок”, строго распределяя частотные диапазоны между различными потребителями. И все же в эфире “тесно”, и в этом легко убедиться, покрутив ручку настройки радиоприемника. Таким образом, мы имеем дело со своеобразным “электромагнитным загрязнением среды” — в данном случае радиоэфира.

Общая схема процессов, происходящих при воздействии мощного радиоизлучения на ионосферу, такова. Электроны ионосферной плазмы, ускоряясь электрическим полем радиоволны, приобретают дополнительную кинетическую энергию. Часть этой энергии они передают ионам и нейтральным частицам посредством столкновений. В результате происходит увеличение средней кинетической энергии частиц плазмы, иными словами, происходит нагрев ионосферной плазмы. Последний вызывает изменение проводимости плазмы и некоторых других параметров.

Радиоактивное загрязнение

околоземного космического пространства ядерными установками на спутниках не представляет угрозы для данной среды. Однако неизбежное осаждение радиоактивных веществ из ближнего космоса в приземную атмосферу и далее на земную поверхность опасно для окружающей среды. В последнее время вероятность выпадения радионуклидов резко увеличилась в связи с ростом разрушения отработавших ядерных установок на спутниках. Радиоактивное загрязнение поверхности Земли фиксируется также при падении спутников с ядерными установками. Так в 1969 году неудачные запуски двух советских зондов(Космос-300, Космос – 305) закончились аварийным входом в атмосферу и распылением радиоактивных веществ. В 1970 году после аварии на корабле «Аполлон-13» американские астронавты вынуждены были при возвращении на Землю сбросить лунный отсек с атомным реактором.

Космический мусор

Одной из главных проблем мировой космонавтики становится загрязнение околоземного пространства фрагментами космических аппаратов. За полвека космической эры на околоземных орбитах скопилось немало мусора, несколько тысяч тонн. Это — «отходы» совокупной космической деятельности человечества. Согласно данным очередного отчета НАСА, за первый квартал 2009 года количество мусора на околоземной орбите серьезно увеличилось: число объектов искусственного происхождения, отслеживаемых специалистами, выросло с 12743 до 13897 единиц. Количество частиц космического мусора размером от 1 до 10 см составляет свыше 200000, а число частиц меньше 1 см превышает десятки миллионов. Каждая мусоринка представляет опасность для работы космических аппаратов. Средняя скорость взаимных сближений на низких орбитах Земли — около 10 км в секунду, так что маленькая «граммулька» мусора ударяет с энергией хорошей гранаты. Не однажды летящие с огромной скоростью мусорные кучи вносили коррективы в график орбитальных работ и запуск космических кораблей.

Появилось абсолютно новое понятие — космический мусор. Оно объединяет спутники, исчерпавшие свои энергетические ресурсы, верхние ступени ракет-носителей, различные детали, сопутствующие запуску, и многое другое, что уже никогда не принесет никакой пользы человечеству, но вполне может остаться практически навечно в околоземном пространстве. За 43 года космической деятельности человека на разные околоземные орбиты и в далекий космос было запущено более 20 тыс. объектов общей массой свыше 3 тыс. т. Наблюдаемое распределение космического мусора в околоземном пространстве показано на рис. 1.

Рис. 1. Увеличение содержания мусора в околоземном космическом пространстве

1 — общее число объектов, включая не занесенные в официальные каталоги; 2 — общее число объектов, занесенных в каталоги; 3 — фрагменты космического мусора; 4 — космические аппараты; 5 — верхние ступени ракет; 6 — эксплуатационный мусор

(Технический доклад о космическом мусоре, подготовленный научно-техническим подкомитетом Комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях. Нью-Йорк, 1999)

Раньше всех на проблему антропогенного загрязнения околоземного космоса обратило внимание Национальное космическое агентство США (НАСА) и отнеслось к ней очень серьезно. Система контроля космического пространства в США обеспечивает информацией правительственные и иные учреждения, что позволяет этой системе активно развиваться и совершенствоваться, оснащаться большими оптическими телескопами. К примеру, комплекс наблюдения за космосом на острове Мауи (Гавайи) имеет телескопы, диаметры зеркал которых 1.2 и 1.6 м, с проницающей способностью до 18-й звездной величины.

На заре космической эры неисправные детали было принято просто выбрасывать за борт, а пустые топливные баки ракет-носителей – взрывать. Но после того как в 1996-м году французский разведывательный спутник «CERISE» вышел из строя, столкнувшись с осколком топливного бака французской же ракеты-носителя «Ариан-5», космические державы заключили договор, запрещающий взрывать топливные баки и ступени ракет-носителей. Гораздо проще следить за одним крупным объектом, чем за сотнями мелких частиц и фрагментов.

Аварии возникают и из-за «перенаселённости» некоторых орбит. В космосе нет межгосударственных границ, поэтому долгое время космические державы размещали свои спутники там, где считали нужным. В результате ёмкость так называемых «удобных» орбит уже сегодня практически исчерпана. На низких околоземных орбитах, то есть на высотах до двух тысяч километров, сегодня находятся несколько сотен активных и более двух с половиной тысяч уже не действующих спутников, и численность этой флотилии стремительно растёт. Ещё хуже обстоят дела на геостационарной орбите, расположенной на высоте около 36-ти тысяч километров. Её главное достоинство в том, что находящиеся на ней спутники неподвижны относительно Земли. Это позволяет вести с них наблюдение и обеспечивать надёжную связь на территории, превышающей 90 процентов земной поверхности.

Отчет НАСА выделил основных загрязнителей космоса. На первом месте — Россия (совместно со странами СНГ), которой принадлежит свыше 5000 аппаратов и различных обломков. США заняли второе место (4550 объектов). Тройку лидеров замыкает Китай. Прирост космического хлама является самым серьезным за последние два года. По мнению американских специалистов, его причиной стало февральское столкновение российского и американского спутников связи «Космос-2251» и «Iridium-33», после которого осталось множество обломков. Количество же частиц космического мусора размером от 1 до 10 см составляет свыше 200000, а число частиц меньше 1 см превышает десятки миллионов.

Космический мусор сконцентрирован в основном на высотах от 850 до 1500 км над поверхностью Земли, но много его и на высотах полета космических кораблей и Международной космической станции (МКС). В августе прошлого года Центр управления полетами провел маневр уклонения МКС от столкновения с фрагментом космического мусора, а в октябре отложил коррекцию орбиты станции из-за опасности нового столкновения.

Чтобы представить, какую опасность представляет мусор для космических кораблей и их пилотов, приведем такие данные. Бронебойная пуля без взрывчатки имеет диаметр 1,2 сантиметра и длину 10 сантиметров и движется со скоростью до 1,5 километров в секунду. Аналогичные по размерам орбитальные частицы искусственного происхождения могут столкнуться со станцией на скорости до 15 километров в секунду, и это учитывая, что ее обшивка отнюдь не бронированная.

Эволюция «мусорного» окружения Земли не может быть точно предсказана из-за постоянно растущего числа пользователей (включая коммерческие запуски), появления новых технологий запусков малых спутников и «созвездий» коммуникационных спутников (типа «Иридиум»), наконец, неопределенности будущих взрывов и столкновений всех этих объектов на орбитах. Число и размеры фрагментов, возникающих в результате столкновения двух объектов, зависят от разных факторов: массы сталкивающихся объектов, их скорости и проч.

Из-за огромного количества находящихся в околоземном пространстве частиц различного происхождения не может быть и речи об их полном и постоянном отслеживании. Поэтому актуальными направлениями дальнейшего исследования загрязнения околоземного пространства являются:

• совершенствование методики моделирования мелких фрагментов космического мусора на основе специальных экспериментов и согласования параметров моделей с экспериментальными данными;

• изучение общих закономерностей процесса миграции вещества в Солнечной системе, источников пополнения семейства объектов, сближающихся с Землей, выявление и каталогизация таких объектов;

• проведение наблюдений представительных выборок объектов искусственного и естественного происхождения, населяющих околоземное пространство, уделяя особое внимание исследованию взорвавшихся объектов;

• осуществление по фотометрическим данным выборочного контроля за отдельными объектами.

Поскольку проблема «космического мусора» затрагивает интересы всех стран, участвующих в освоении космоса, ее решение нуждается в международной правовой основе и тесном сотрудничестве. Для принятия соглашений в этой области важно, чтобы актуальность проблемы признало все мировое сообщество. При достигнутом уровне засорения околоземных орбит нельзя допускать дальнейшего неконтролируемого развития ситуации.

Мониторинг околоземного космического пространства

Сегодня экспериментальная экология околоземного пространства делает свои первые шаги, она, безусловно, будет развиваться дальше в связи с ее огромным значением для изучения и прогноза антропогенных явлений в околоземном пространстве, для определения “экологических границ” исследовательской и производственной деятельности в околоземной среде. Ближайшее будущее позволит уточнить предмет, методологию и принципы экспериментальной экологии околоземного пространства.

Рассматривая околоземное космическое пространство” как часть окружающей природной среды, целесообразно распространить на экологию этого пространства основные представления и концепции, которые были развиты в экологии биосферы. В основе экологии природной среды лежат наблюдения и контроль, или, как принято называть, мониторинг антропогенных изменений состояния окружающей среды .

Согласно представлениям о мониторинге природной среды, развитым в работе , важнейшими задачами мониторинга являются наблюдение и контроль состояния природной среды с помощью существующих геофизических служб; оценка качества природной среды с помощью системы разработанных критериев антропогенных воздействий и выработка приоритетов для принятия эколого-экономических и социальных мер с целью обеспечения рационального природопользования; разработка научно обоснованного прогноза антропогенных воздействий на окружающую среду.

Мониторинг базируется на системе наблюдений и контроля природной среды. Для контроля загрязнении в нашей стране создана и функционирует Общегосударственная система наблюдений и контроля за загрязненностью объектов природной среды (ОГСНК).

Все возрастающую роль в комплексном мониторинге природной среды играют дистанционные методы исследований, наблюдения и контроля с использованием космической техники.

В рамках космического мониторинга проводятся наблюдения и контроль загрязнений и антропогенных воздействий на биосферу, для чего используются снимки, получаемые на борту орбитальных станций, и данные дистанционного зондирования земной поверхности и атмосферы Земли с борта различных космических аппаратов . Космический мониторинг обладает рядом важных преимуществ по сравнению с другими методами наблюдения и контроля загрязнений природной среды, обеспечивая высокий уровень обобщения данных по загрязнению среды, глобальный охват антропогенных эффектов, оперативность получения информации по экологической ситуации в различных областях земного шара. Космический мониторинг существенно дополняет наземные, самолетные и корабельные средства наблюдений и контроля природной среды и позволяет объединить данные о состоянии окружающей среды на основе информации, полученной из космоса.

Возвращаясь к проблемам экологии околоземного космического пространства, отметим, что целесообразно для обозначения всего круга вопросов, связанных с контролем только антропогенных воздействий, использовать термин «мониторинг» околоземного космического пространства. Этим подчеркивается отличие этого термина от определения космического мониторинга, смысл и назначение которого пояснены выше. По аналогии с рассмотренными ранее проблемами мониторинга биосферы задачи мониторинга околоземного космического пространства можно определить следующим образом: наблюдение и контроль изменений состояния околоземного пространства в результате антропогенных воздействий; выработка критериев антропогенных воздействий на это пространство и методов оценки качества состояния околоземной среды как части природной среды, разработка прогноза возможных последствий возрастающей антропогенной «нагрузки» на околоземное космическое пространство.

Мониторинг околоземного космического пространства должен основываться на проведении регулярных измерений и наблюдений наиболее важных параметров, характеризующих «качество» околоземной космической среды и ее изменения в результате антропогенных воздействий. При этом сразу возникает вопрос: какие параметры надо измерять и с какими требованиями к пространственной и временной частоте измерений? Ведь контроль антропогенных факторов и явлений в околоземном космическом пространстве затруднен из-за значительной естественной изменчивости среды, неопределенности и многообразия источников и факторов естественного и антропогенного происхождения, влияющих на околоземное пространство.

При этом необходимо решить комплекс проблем, связанных с разработкой методик и технических средств контроля, подготовкой и организацией систем наблюдений и измерений. Основой контроля околоземной космической среды должны стать прямые и дистанционные измерения параметров околоземного космического пространства с использованием аппаратуры, установленной на космических аппаратах, поскольку только космические средства наблюдений могут обеспечить глобальный и оперативный контроль состояния околоземной среды в естественных условиях и при антропогенных воздействиях.

С использованием критериев антропогенных воздействий можно будет определить возможные диапазоны антропогенных изменений параметров околоземного пространства. Совокупность этих критериев, применяемых для определения “качества” околоземной среды как части природной среды, вместе с данными прогноза антропогенных воздействий на околоземное космическое пространство явится основой для экологоэкономических оценок.

Заключение

Рассмотренные выше различные антропогенные воздействия на околоземное космическое пространство изучены к настоящему времени далеко не полностью, а их степень опасности с точки зрения воздействия на биосферу и возможного изменения характеристик околоземной космической среды существенно различны.

Наиболее изученной к настоящему времени является проблема космического мусора. От успешного решения этой проблемы зависит возможность дальнейшего развития космической деятельности человечества.

Дополнительные теоретические и экспериментальные исследования необходимы для понимания механизмов образования озонных дыр.

Следует указать, что уже сейчас уделяется очень большое внимание обеспечению «экологической чистоты» ракетно-космической техники .

Относительно электромагнитного загрязнения околоземного космического пространства можно отметить, что оно не представляет пока значительной угрозы как для состояния биосферы, так и для состояния самой околоземной среды.

связи с упомянутой возможностью возникновения неустойчивостей в околоземной космической среде необходимо подчеркнуть, что задача определения предельно допустимых уровней воздействия на околоземную среду может быть названа главной задачей исследований ближайших нескольких лет. Эта задача является чрезвычайно актуальной по отношению к антропогенным воздействиям всех видов, и от ее скорейшего решения зависят как дальнейшее развитие космической деятельности человечества, так и обеспечение существования современной цивилизации.

Литература

1. Антропогенный фактор электромагнитного загрязнения ближнего космоса / О.Р. Григорян, С.И. Климов, С.Н. Кузнецов, М.И. Панасюк // Инженер. экология. — 1996. — № 4. — С. 24—41.

2. Власов М.Н. Антропогенное воздействие на ближний космос // Природа. — 1998. — № 11. — С. 88—98.

3. Вронский В.А.Экология и окружающая среда.-М.: ИКЦ «Март»; Ростов – на- Дону: Изд.,2008.-432с.

4.Загрязнение от ракетно-космического деятельности//Зеленый мир.-2003.-№ 3-4-С.4-23.

5. Власов М.Н., Кричевский С.В. Экологическая опасность космической деятельности: Аналит. обзор / Отв. ред. А.В. Яблоков. — М.: Наука, 1999. — 238 с. — (Сер.: Уроки XX века). — В надзаг.: Центр. экол. политики России.

6. Космическая экология: влияние запусков твердотопливных ракет на загрязнение окружающей среды / Ю.М. Журавлев, А.В. Замятин, И.Л. Козак и др. // Инженер. экология. — 1999. — № 3. — С. 27—38.

7. Космическая экология: лидарное зондирование атмосферы / Г.Ф. Тулинов, М.-Л. Шанен, В.Е. Мельников и др. // Инженер. экология. — 1997. — № 2. — С. 53—58.

8. Космическая экология: моделирование радиационной обстановки на борту космических аппаратов / А.А. Маклецов, В.Н. Милеев, Л.С. Новиков, В.В. Синолиц // Инженер. экология. — 1997. — № 1. — С. 39—51.

9. Космическая экология: четверть века исследованиям гелиогеофизики на космических аппаратах России (“Метеор”, “Электро”, “Ресурс”) / А.П. Бабаев, В.А. Липовецкий, Б.В. Марьин и др. // Инженер. экология. — 1999. — № 3. — С. 39—56. —

10. Космический мусор: Проблема и пути ее решения. В 3 т. Т. 1. / В.Л. Иванов, В.А. Меньшиков, Л.А. Пчелинцев, В.В. Лебедев. — М.: Патриот, 1996. — 303 с.

11. Михайлов В.П. Ракетные и космические загрязнения: история происхождения. — М., 1999. — 238 с. — В надзаг.: Ин-т истории естествознания и техники РАН.

12. Михайлов В.П. Экология космоса (программа спецкурса экологического и технического образования) // Экол. системы и приборы. — 1999. — № 4. — С. 56—60.

13. Новиков Л.С., Романовский Ю.А. Космическая экология: антропогенные воздействия на околоземную среду // Инженер. экология. — 1999. — № 3. — С. 11—21.

14. Новиков Л.С. Космическая экология: взаимодействие ракетно-космической техники с окружающей средой (две стороны проблемы) // Инженер. экология. — 1999. — № 3. — С. 2—10.

15. Новиков Л.С. Космическая экология: частицы космического мусора в околоземном пространстве и методы их получения // Инженер. экология. — 1999. — № 4. — С. 10—19.

16. О влиянии загрязнения околоземного космического пространства на безопасность длительного функционирования космических аппаратов / П.В. Григал, Б.В. Замышляев, А.Г. Любимов и др. // Трансп.: Наука, техника, упр. / ВИНИТИ. — 1996. — № 11. — С. 14—19.

17. Околоземная астрономия (космический мусор): Сб. науч. тр. / РАН. Ин-т астрономии; Отв. ред. А.Г. Масевич. — М., 1998. — 277 с. — Библиогр. в конце ст. — ИСБН 5—900242—25—0. — Д8—98/38405.

18. Плаксин А.А. Техногенные воздействия на геокосмос // Земля и Вселенная. — 1999. — № 5. — С. 28—36. — (Экология).

19. Пудовкин О.Л. Основы теории оценки состояния техногенной космической обстановки. — М., 1997 — 214 с.

20. Самсонова Н.В. Влияние космических бурь на биосферу Земли // Социал. экология и устойчивое развитие / Рос. акад. гос. службы при Президенте РФ. — М., 1996. — С. 46—54.

21. Шийко Ц. Актуальные проблемы предотвращения и сдерживания засорения околоземного космического пространства // Экол. право. — 1999. — № 1. — С. 3—10.

Космические исследования

текст Геннадий Мазуров доктор географических наук, профессор; Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова

С момента запуска первого спутника 4 октября 1957 года прошло почти 60 лет. Все это время происходило интенсивное загрязнение космического пространства: космический мусор формировался из крупных обломков космических объектов, из болтов, гаек и различных инструментов, которые роняют космонавты при работе в открытом космосе. Все эти предметы несутся с космической скоростью (20-30 км/с), — а на подстилающей поверхности скорость достигает 30-50 м/с, — и представляют опасность как для космических кораблей, так и для Земли.

Подстилающая поверхность

Космический мусор препятствует прохождению солнечной радиации к Земле, задерживая ее за счет нагрева и частично отражая ее в космическое пространство. При этом уменьшается значение солнечной постоянной.

Не исключено, что солнечная постоянная испытывает некоторые изменения во времени под влиянием солнечной активности, в частности чисел Вольфа (числового показателя количества солнечных пятен), особенно в интервале 80-100. Колебания солнечной постоянной значительны и составляют до 0,09 кВт/м2, но за счет космического мусора ее величина будет уменьшаться. Это может сильно сказаться на климате.

Солнечная постоянная

Экологический мониторинг из космоса позволяет отслеживать и оценивать и загрязнения подстилающей поверхности, в частности — нефтепродуктами и пластмассовыми изделиями. Он дает возможность заметить даже сравнительно небольшие пятна, возникшие на водной поверхности при разрыве подводного трубопровода (не говоря уже об огромном нефтяном пятне окружностью почти в 1000 км, возникшем в Мексиканском заливе из-за утечки нефти в океан в результате взрыва нефтяной платформы 20 апреля 2010 г.), а также — скопления пластиковых отходов в океанах. Помимо так называемого «пластикового материка» в Тихом океане (почти 100 тысяч тонн пластиковых загрязнений, уходящих в воду на 10 метров) рис.01, фотоснимки со спутников позволили недавно обнаружить и второй такой «материк» в Атлантическом океане. 80% пластикового мусора, образующего эти «материки», с суши в океан выносят реки, а 20% попадают в океаны с борта кораблей. По данным Программы окружающей среды ООН, из-за пластиковых отбросов ежегодно гибнут более 1 млн морских птиц и более 100 тысяч морских млекопитающих. В желудках 5-10% отловленных рыб (преимущественно анчоусов и рыб-топориков) и у каждой второй черепахи находят частицы пластмассы. Более крупная рыба ест более мелкую, а ее, в свою очередь, едят люди. Исследования, проведенные в Институте океанографии Скриппса (Scripps Institution of Oceanography) в Сан-Диего, США, показывают, что велика вероятность попадания тихоокеанского пластмассового мусора в желудок человека.

Рис. 01 Морские и воздушные течения сформировали в Тихом океане остров из пластиковых отходов

Что с этим делать, пока не очень понятно. Но, по крайней мере, космический мониторинг околоземного космического пространства и подстилающей поверхности позволяет оценить масштабы бедствия. И сделать выводы о том, что

• экологическая обстановка на Земле резко ухудшилась;
• засорения околоземного космического пространства мешает работе космической аппаратуры;
• растет вероятность столкновения космических аппаратов с космическим мусором;
• уменьшение величины солнечной постоянной из-за отражения части солнечной радиации космическим мусором будет способствовать изменению климата планеты, уменьшая наблюдающееся потепление.

История обнаружения[ | ]

Исторически первым из астероидов с близкой к Земле орбитой был открыт астероид (433) Эрос, относящийся к амурам (в 1898 году). Самый крупный астероид-амур — (1036) Ганимед (который не следует путать с одноимённым спутником Юпитера), его диаметр составляет приблизительно 32 км (у Эроса — около 17 км).

• 2005 YU55 — имеет тёмную поверхность, его диаметр — около 400 метров. 8 ноября 2011 года в 15:28 по времени Тихоокеанского побережья США (23:28 UTC) пролетел на расстоянии около 324,6 тыс. км от Земли, что составляет примерно 85 % расстояния от Земли до Луны[8].
• 2006 HZ51 — открыт 27 апреля 2006 года. Первоначальные расчёты показали значимую вероятность столкновения этого астероида с Землёй, однако эти расчёты не подтвердились, и в течение ближайшего столетия столкновение с этим небесным телом Земле не угрожает.
• 2008 HJ[en] — имеет необычное очень быстрое вращение (42 секунды)[9].
• 2008 TC3 — обнаружен за 20 часов до того, как сгорел в атмосфере над Суданом 7 октября 2008 года.
• 2009 DD45 — обнаружен 28 февраля 2009 года (за три дня до того, как он приблизился к Земле на минимальное расстояние) астрономом Робертом Макнотом, изучавшим фотографии, полученные при помощи телескопа системы Шмидта из обсерватории Сайдинг-Спринг в Австралии. Астероид максимально сблизился с Землёй 2 марта 2009 года (16:44 по московскому времени; по информации Планетарного общества — 13:44 по Гринвичу). Размеры — 20—50 (27—40) метров. Расстояние до Земли — 66 (72) тыс. км. Разброс цифр связан с тем, что диаметр астероидов вычисляется на основании их альбедо — отражающей способности. Так как астрономы точно не знают, какое количество света отражает поверхность 2009 DD45, они исходят из средних значений. Скорость движения (в момент нахождения на минимальном расстоянии от Земли) — 20 км/с. При столкновении энергия взрыва равнялась бы 1 мегатонне (одна ядерная бомба большой мощности) в тротиловом эквиваленте. Для сравнения: ударной волной Тунгусского метеорита (взорвался в атмосфере над Сибирью 30 июня 1908 года) были повалены 80 млн деревьев на территории около 2000 квадратных километров, что соответствует в тротиловом эквиваленте взрыву от 10 до 50 мегатонн (с большей вероятностью верхнего уровня оценок)[10].
• 2009 VA — 7-метровое небесное тело, прошедшее на расстоянии около 14 000 километров от Земли 6 ноября 2009 года[11].
• 2010 AL30 — обнаружен 11 января 2010 года. Размер объекта — около 15 метров. 13 января около 12:48 по Гринвичу (15:48 по московскому времени) прошёл на расстоянии 130 тыс. км от Земли. Интересен тем, что период его обращения по орбите почти равен одному году[12]. Было выдвинуто предположение, что этот объект представляет собой обломок искусственного спутника[13].
• 2011 AG5 — открыт 8 января 2011. Диаметр — около 140 м. Присвоен 1 балл по Туринской шкале (данные на февраль того же года)[14][15]
• 2013 EC — открыт 1 марта 2013 года гавайской обсерваторией Pan-STARRS. Опасности столкновения с Землёй не было, 4 марта астероид пролетел мимо Земли на расстоянии примерно 362 тыс. км.
• 2014 RC — диаметр 20 метров. 7 сентября 2014 года пролетел от Земли на расстоянии около 40 тысяч километров.
• 2019 OK — диаметр 20-40 метров. 25 июля 2020 года пролетел на расстоянии около 70 тысяч километров.