МОУ СОШ с. Гаровка 2
Хабаровского муниципального района.

Исследовательская работа

Тема: «Как очистить космос от мусора»

Выполнил: Ученик 3 а класса  МОУ СОШ с. Гаровка 2
Миронов Александр
                           Руководитель: Симонова Ирина Александровна,
учитель начальных классов
                                                                             МОУ СОШ с. Гаровка 2 

2011

Содержание:

Введение………………………………………………………………....3
1. Что такое космический мусор и откуда он берется..........................6
2. Самый впечатляющий проект: машина –мусоросбощик
с рукой-роботом.......................................................................................8
3. Самый ожидаемый проект:
путеводный трос.......………………………….......................................9
4. Самый рискованный проект: лазеры………………………………..10
5. Самый хитроумный проект:
движущая сеть ........................................................................................11
6. Самый липучий проект: пластины из аэрозоля.................................12
7. Самый странный проект: пеноматериал.............................................13

Заключение…………………………………………….............................14
Литература……………………………………………………………......16

Введение.
  Сперва – леса, озёра и реки, потом – атмосфера, моря и океаны... Человечество не слишком бережно относится к родной планете, иначе проблема загрязнения окружающей среды не стояла бы сегодня так остро. Но если наша Земля имеет всё же ограниченные размеры, то уж Вселенная-то бесконечна, и её, казалось бы, мусором не завалишь. Как бы не так! Законы гравитации заставляют большую часть космического мусора накапливаться в околоземном пространстве. Между тем, хотя с начала освоения космоса прошло менее полувека, что по меркам Вселенной – исчезающе малый промежуток времени, – человечество за столь короткий срок не только успело произвести более 4-х тысяч запусков ракет-носителей, но и умудрилось изрядно засорить космическое пространство. Ближние и дальние окрестности нашей планеты постепенно превратились в помойку. Конечно, если сравнивать с земными свалками, то космического мусора ничтожно мало – его масса на низких околоземных орбитах составляет всего около 5-ти тысяч тонн, – но и он представляет нешуточную угрозу для человечества. И угроза эта с каждым годом растёт, а эффективных решений проблемы пока не предложено.
Что же касается проблемы космического мусора в целом, то бороться с ним надо так же, как и с мусором на Земле: не допускать его возникновения. И так же, как на Земле, это связано со значительными расходами. Но другого пути нет. Впервые о масштабном загрязнении космоса учёные заговорили в 1980-х. Со временем ситуация еще больше ухудшилась.
Сейчас мусор, заполнивший космическое пространство, угрожает сохранности искусственных спутников и безопасности астронавтов, когда те выходят в открытый космос, все это может затормозит покорение космоса.
В 1996 году микроспутник «Вишня», столкнувшийся с обломком ракеты «Ариан», был вынужден покинуть свою орбиту и вернуться на Землю. С тех пор случалось немало других серьезных происшествий. А учитывая то, что запуск ракеты в космос обходится в миллио¬ны евро, становится понятно, как дорого обхо¬дится человечеству космический мусор!
В январе 2007 года Китай добровольно взорвал свой старый метеорологический спутник «Фэн-Юн 1С». Таким образом, он испытал и проде¬монстрировал всему миру способность уничто¬жать космические летательные аппараты и, ста¬ло быть, свою военную мощь. Но какой ценой! После взрыва «Фэн-Юн 1С» в космосе осталось более тонны дополнительных отходов и самое крупное за всю историю скопление орбитально¬го мусора.
Среди последних событий, связанных с космическим мусором, стоит отметить столкновение отработанного российского спутника «Космос-2251» и американского -Iridium 33, произошедшее 10 февраля 2009 года. Также стоит отметить и то, что 12 марта 2009 года Члены 18-й экспедиции на МКС эвакуировались на космический корабль «Союз» из-за возможности столкновения станции с космическим мусором. После того как стало известно, что опасность миновала, члены экипажа вернулись на МКС.
Ученые уже над этим работают и рассматривают различные варианты уничтожения космического мусора.
Данная проблема является актуальной на современном этапе развития космонавтики и исследования околоземного пространства.
Актуальность проблемы загрязнения космического пространства и определило выбор темы нашего исследования.
Цель нашего исследования – дать анализ состояния космического пространства нашей планеты – Земли,  изучить способы утилизации космического мусора.
Объектом данного исследования  является влияние космического мусора на космическое и околоземное пространство.
Предмет исследования: космический мусор.
Основы¬ваясь на поставленной цели, можно выделить ряд определенных задач:
1. Изучить понятие - космический мусор.
2. Определить основные показатели космического пространства Земли.
3. Изучить способы улучшения состояния космического пространства нашей планеты.
Методы исследования: изучение литературных источников и Интернет-ресурса.

1. Что такое космический мусор и откуда он берется.

Под космическим мусором подразумеваются все искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые уже неисправны, не функционируют и никогда более не смогут служить никаким полезным целям. Космический мусор включает как мелкие предметы - болты, старые отвертки, пластиковые пакеты, сломанные ручки и компакт-диски, так и гораздо более крупные, например, обломки выведенных из строя спутников, блоков, отделившихся от ракет.
Откуда же берется космический мусор?
В первую очередь это отходы человеческой деятельности. Чем больше мы запускаем спутников и других аппаратов, тем больше мы его засоряем. В настоящее время вокруг земли вращается около 12 тысяч различных спутников из них рабочих всего около 6%, и они выходят со строя с высокой регулярностью. Также свою лепту вносят и ракеты, с помощью которых выводят на орбиты спутники, так как в их баках остается до 10% реактивного топлива, которое довольно быстро принимает вид парового облака с угрожающим мощным взрывом. За последние несколько лет уже было замечено в околоземном пространстве более 100 таких взрывов.
Для дальнейшего познания Вселенной очень важно развитие космонавтики. За минувшие полвека, как человек начал с помощью космических аппаратов исследовать космос, он окружил Землю поясом искусственных спутников и отходов, грозящих затормозить изучение космоса. Учёные изобретают космические системы-мусоросборщики, уже ряд проектов готов вступить в борьбу за чистоту околоземных орбит. Идея хороша, но ее отнюдь непросто воплотить в жизнь. Какой бы ни была задействованная система, ее придется отправлять с поверхности Земли в космос, где находятся скопившиеся отходы. А это совсем не¬дешево: от 10000 до 20000 евро за килограмм веса летательного аппарата! В конечном счете, наш грузовик-мусоросборщик обойдется как минимум в 50-100 миллионов евро.
На сегод¬няшний день такие затраты неоправданно вели¬ки. Но в будущем всё может измениться: коли¬чество спутников, запускаемых в космос, увели¬чивается, и вместе этим растет количество стол¬кновений и отходов.
Рассмотрим эти проекты.

2. Самый впечатляющий проект:
МАШИНА-МУСОРОСБОРЩИК С РУКОЙ-РОБОТОМ
Принцип действия: Захватывает мусор клещами. Космический корабль, оснащенный рукой-роботом, будет собирать отходы один за другим, а затем помещать их в специальный отсек летательного аппарата.
Для каких отходов? Для самых крупных: спутников, ступеней ракет.
Преимущества: Машина способна производить отбор: рука-робот позволяет подхватывать четко определенные предметы. Таким обра-зом, можно будет посылать ее за самыми вредными, наиболее крупными или взры¬воопасными отходами.
Недостатки:  Руке-роботу трудно будет хватать кружа¬щиеся отходы. Цена вопроса: встреча с одним из видов мусора, тем более с несколькими, в кос¬мосе обойдется очень дорого!

3. Самый ожидаемый проект:
ПУТЕВОДНЫЙ ТРОС
Принцип действия: Опустить отходы с орбиты с помощью зем¬ного магнитного поля. Когда по проводу, движущемуся в магнитном поле, проходит электрический ток, на провод действует сила, именуемая «силой Лапласа (Ампера?)". В зависимости от направления тока эта сила замедляет движение прово¬да или, напротив, ускоряет его. А что, если воспользоваться этой силой, чтобы замедлить движение отходов? С магнитным полем ника¬ких проблем: поле нашей планеты прекрасно действует на высотах, где кружатся отходы. Следовательно, достаточно прикрепить длинный трос-провод к обломку спутника или ракеты, который предстоит уничтожить, и пропустить по нему ток. Сила Лапласа должна замедлить движение троса, а вместе с ним и мусора. По прошествии нескольких месяцев отходы в конце концов упадут на Землю.
Для каких отходов? Для крупных предметов: спутников или ступе¬ней ракет.
Преимущества: Легкий вес системы. Нет никакой надоб¬ности в ракете для возвращения предметов обратно: они сами опустятся на Землю.
Недостатки:  Процесс прикрепления троса к мусору в космосе обойдется очень дорого и может оказаться сложным из-за того, что мусор постоянно кружится. Поэтому ученые счита¬ют, что было бы лучше размещать подобные приспособления на спутниках перед их запу¬ском. Трос, лежащий свернутым в небольшой коробке, спокойно ждал бы, пока срок службы спутника подойдет к концу, прежде чем помочь спутнику опуститься на Землю. Однако для получения «тормозного» эффекта длина троса должна составлять несколько километров. Подобное приспособление, вращаясь вокруг Земли в течение месяцев, могло бы причинить вред действующим спутникам! Кроме этого, трос должен быть сделан из очень прочного материала, чтобы не порваться при столкновении с космиче¬скими обломками.

4. Самый рискованный проект:
ЛАЗЕРЫ
Принцип действия: Превратить отходы в газ. Исследователи предложили стрелять по отходам из лазерных пушек, чтобы они разогрелись до такой степени, что превратились бы в газ. Лазеры должны были бы находиться на Земле и направляться сверхчувствительными радарами, способными обнаруживать предметы диаметром в один санти¬метр.
Для каких отходов? Величиной менее нескольких санти¬метров. Для более крупного мусора процесс оказался бы слишком экергозатратным.
Преимущества:  Мусор исчезает в атмосфере. Технология уничтожения предметов на очень малой высоте уже была опро¬бована.
Недостатки:   Система поглощает слишком много энергии, даже при уничтожении небольшого обломка. Некоторые материалы рискуют распасться на части под воздействием лазера и образовать новые мини-обломки! Метод, при использовании которо¬го выделяется большое количество энергии в окружающую среду, опа¬сен. В радиусе действия лазера тепло¬вое равновесие атмосферы было бы нарушено. Даже ее состав мог бы измениться: появилось бы множество заряженных частиц, что привело бы к непредвиденным последствиям.

5. Самый хитроумный проект:
ДВИЖУЩАЯСЯ СЕТЬ
Принцип действия: Ловить отходы с помощью сети. Эта система, разработанная амери¬канской фирмой, называется ГРАСП («собирать, схватывать и перевозить безопасным способом» - ант.). В космо¬се разворачивается нечто вроде рыбо¬ловной сети из полимерных материалов, достаточно прочных, чтобы избежать повреждений при столкновениях с космической пылью. Такую сеть, прикре¬пленную к небольшому спутнику, можно было бы поместить на орбиту с помощью челночного аппарата. После этого она должна развернуться, «поймать» мусор и снова свернуться вместе со своей добычей.
Для каких отходов? Для самых крупных: спутников, ступеней ракет...
Преимущества: Структура, натягивающая сеть, сделана из надувных валиков. У нее небольшой вес - стоимость ее запуска в космос невелика. ГРАСП сможет собрать все отходы, даже те, что постоянно кружатся либо не поддаются захвату.
Недостатки:  Пойманные отходы придется доставлять на Землю на космическом корабле, что обойдется очень дорого.

6. Самый липучий проект:
ПЛАСТИНЫ ИЗ АЭРОГЕЛЯ
Принцип действия: Аэрогель - это чрезвычайно пористый материал: он состоит из пустоты на 99,8 %! Попадая в такое вещество, мельчайшие частицы проделывают очень длинные тунне¬ли, замедляют свой ход, а затем становятся совершенно неподвижными. Эти пластины должны были бы до предела наполниться крошечным мусором, прежде чем вернуться на Землю.
Для каких отходов? Для пылинок диаметром в несколько деся¬тых долей миллиметра.
Преимущества: Эта техника уже себя зарекомендовала. Зонд «Stardust» (звездная пыль - англ.) космического агентства НАСА использовал аэрогель в 2006 году для захвата метеорит¬ной пыли.
Недостатки: Отходы величиной менее миллиметра наименее опасны: хотя они и разъедают поверхность действующих спутников, но значительного ущерба им не наносят. Для того, чтобы этот способ был рентабельным и позволял собирать большое количество мусора, нужно посылать в космос очень большие пластины. Но такие пластины не выдержат столкновение с крупными отхо¬дами, которые могут разорвать пластины на части. Не говоря о действующих спутниках - им пришлось бы уклоняться от встречи с этими космическими пришельцами.

7. Самый странный проект:
ПЕНОМАТЕРИАЛ
Принцип действия: торможение отходов с помощью пены. Космический корабль оставляет на траектории движения отходов особую пену, которая, оказавшись на свободе, образует гигантский шар! Попавший в него мелкий мусор замедля¬ет свой ход - это заставляет его устремиться к Земле.
Для каких отходов? Для самых мелких; скорость более крупного мусора не уменьшится настолько, чтобы он смог быстро опуститься.
Преимущества: как и при использовании тросов, отходы не нужно никуда складывать для отправки на Землю: они сами снижаются.
Недостатки:  Как и при использовании аэрогелевых пластин, шар должен быть внушительных размеров. Некоторые утверждают, что диаметр шара должен составлять несколько километров! Гигантский шар наверняка сразу же столкнется с крупными отходами, которые разнесут его в клочья. Пеноматериал пробудет на орбите недол¬го - запуск в космос приспособления для столь краткого использования обойдется очень дорого.

Заключение.
Проанализировав состояние космического пространства Земли, я изучил способы улучшения состояния космического пространства планеты. В результате получены объективные данные о разрабатываемых проектах, которые позволят улучшить ситуацию в космическом пространстве нашей планеты в ближайшем будущем.
Так как  очищение  космоса в настоящее время не представляется возможным ни технически, ни экономически, то все совместные усилия должны быть направлены на то, чтобы меньше мусорить. На современном этапе с помощью существующих технологий тяжело решить проблему загрязнённости космического пространства. Поэтому сейчас разумным шагом по сохранению космического пространства есть принятие мер по уменьшению загрязненности.
Я считаю, что для этого необходимо предотвращать самопроизвольные взрывы в космосе, то есть избавляться от остатков топлива при завершении работы космического аппарата, уводить отработавшие спутники с широко используемых заселенных орбит на более высокие и мало используемые орбиты, иными словами, создать «кладбище космических отходов».
Созданная мною презентация может быть использована учителями школы  на уроках по предметам «Окружающий мир», «Астрономия», «Физика», «Естествознание», во время проведения внеклассных мероприятиях, приуроченных ко «Дню Космонавтики – 12 апреля».
В своей работе я рассмотрел плюсы и минусы шести проектов: от вполне серьез¬ных до самых невероятных. Среди них наверня¬ка фигурирует космическая машина-мусоросборщик недалекого будущего...
Сразу вспоминаются стихи Григория Остера:
Если ты свой стол рабочий
Разным хламом забросал,
На диван клади тетради,
Книги кучей на пол сыпь.
В комнате по грудь зарылся —
Можно в кухню перейти.
Завалил свою квартиру —
Приходи к соседям жить.
До Кремля страну засыпал —
За границу уезжай.
Всю замусорил планету —
Отправляйся на Луну.

Литература:
1. Урсул А.Д. Экологические перспективы и космонавтика //Земля и Вселенная -1976 - №2-с.32.
2. Акшин   А.И.,   Новиков   Л.С.   Воздействие   окружающей   среды   на   материалы космических аппаратов. - М.: Знание, 1987.
3. www.buisnesspress.ra.
4. www.colonization.nador.ru. Российская газета, 13.03. 2009г.
5. Источник: журнал «Юный эрудит», ноябрь 2008 г.
6. Энциклопедия «Космос».
7. Журнал «Вокруг света» №11 (2746), ноябрь 2002 г.