При выполнении космических экспедиций требуется оценить влияние воздействия факторов космического пространства (ФКП) на экипаж и конструкцию.
Наиболее опасные ФКП для длительного полета являются:
– радиация;
– метеороидная опасность;
– невесомость.
Для космонавтов воздействие РПЗ, один из наиболее опасных факторов космического пространства.
Для обеспечения радиационной безопасности космического полета в безаварийном режиме необходимо снизить накапливаемую дозу до 25 бэр .
Кроме того, необходимо так построить траекторию полета, чтобы космический корабль обходил опасную область максимумов РПЗ.
Это возможно реализовать при наклонении орбиты более 55°от плоскости эклиптики.
Также, на МКС имеется проблема нештатной микробиологической обстановки. Спонтанное развитие нежелательных микробов провоцирует повышенная радиация и невесомость. При нештатной ситуации или необходимости проведения карантинного исследования по микробиологической обстановке космического корабля и экипажа, требуется запас у космонавтов по допустимой дозе радиации.
В настоящее время на МКС нет радиационного убежища, поэтому космонавты подвергаются серьезному риску получения лучевой болезни от облучения СВ. Кроме того, обшивка модулей орбитальных станций состоит из алюминия, который накапливает вторичную радиацию. Такая защита в долговременном режиме может использоваться только на околоземных орбитах высотой до 400 км в течении непродолжительного времени, поскольку вещества с атомным числом более А=12 накапливают вторичную, не менее опасную радиацию.
В качестве радиационной защиты в ,предлагалось использовать в конструкции модулей орбитальных станций борополиэтилен.
Институт медико-биологических проблем (ИМБП) разрабатывает материалы для использовании в радиационной защите. Например, было доказано, что экранирующие свойства материала NEUTROSTOP сохраняются в течении непрерывного пятилетнего облучения потоком нейтронов вплоть до 1016 м-2
сек-1 и его химический состав остается неизменным.
NASA в тестовом полете КК «Орион», отрабатывало не только конструкцию ТЗП, но и радиационную защиту. Также, был объявлен открытый конкурс на альтернативную радиационную защиту, которая была опробована тестовом полете КК «Орион».
Поскольку Роскосмос в ФКП 2025 поставил цель: «освоение Луны», а РКК «Энергия», будет вводить в эксплуатацию новый пилотируемый кос-мический корабль, следовательно: отработка радиационной защиты является наиболее приоритетным направлением развития космонавтики.
Поэтому, готовое орбитальное средство, защищённое от радиации, будет пользоваться спросом и экспортироваться в страны:
– США;
– Объединенная Европа;
– Китай;
– Индия.
Существуют проекты Марсианского экспедиционного комплекса, где предлагается способ решения радиационной защиты. В конструкции марсианского экспедиционного комплекса РКК «Энергия» в качестве радиационной защиты используются навесные топливные баки с топливом, который
вырабатывается в ходе полета. Поскольку на полет к Марсу используется 2/3 запаса топлива, то предлагаемая компоновка не обеспечивает равноценную толщину радиационной защиты на всем протяжении полета, а следовательно, подвергает риску переоблучения на финальной стадии марсианского полета.
Также, орбита назначения в марсианской экспедиции: орбита Марса лежит в непосредственной близости к Главному Астероидному поясу Солнечной системы, плотность опасных метеороидов будет расти. Вероятность пробития обшивки космического средства резко возрастет. Обшивка современного орбитального модуля может выдержать частицу размером не более 1 см. Поэтому, необходимо иметь увеличенную толщину обшивки.
Но, используя наработки ИМБП, есть возможность на использование борополиэтилена в качестве радиационной защиты. Например, при моделировании в 3-D радиационной защиты (материал NEUTROSTOP РЗ) на БО «Союз Т» для кратковременных полетов (например к Луне) получаем, что масса РЗ составит ≈3100 кг.
Также, предлагалось в качестве радиационной защиты: использовать слой воды. Этот тип защиты, экономит массу марсианского экспедиционного комплекса, необходимую для обеспечения системы жизнедеятельности.
Ликино-Дулёвский политехнический колледж –
филиал ГОУ ВО МО «Государственный гуманитарно-технологический университет»
«Дорога в космос: вчера, сегодня, завтра»
по теме: «Астрономия и космонавтика.
Космическая безопасность планеты.»
студент 2 курса
Кашкин Даниил Юрьевич
Уробушкина Галина Юрьевна
Астрономия и космонавтика. Космическая безопасность планеты.
В числе природных катастроф особое место принадлежит космогенным катастрофам, учитывая их крупные масштабы и возможность тяжелых экологических последствий. Различают два типа космических катастроф: ударно-столкновительная, когда не разрушенные в атмосфере части космических объектов сталкиваются с поверхностью Земли, образуя на ней кратеры, и воздушно-взрывная, при которой объект полностью разрушается в атмосфере. Возможны и комбинированные катастрофы. Примером ударно-столкновительной катастрофы может служить Аризонский метеоритный кратер диаметром 1,2 км, образовавшийся около 50 тыс. лет назад вследствие падения железного метеорита массой 10 тыс. т, а воздушно-взрывная катастрофа – это тунгусская катастрофа (метеорит диаметром 50 м полностью распылился в атмосфере).
Последствия катастроф, возникающих при воздействии на Землю космических объектов, могут быть следующие:
– природно-климатические – возникновение эффекта ядерной зимы, нарушение климатического и экологического баланса, эрозия почвы, необратимые и обратимые воздействия на флору и фауну, загазованность атмосферы окислами азота, обильные кислотные дожди, разрушение озонного слоя атмосферы, массовые пожары; гибель и поражение людей;
– экономические – разрушение объектов экономики, инженерных сооружений и коммуникаций, в том числе разрушение и повреждение транспортных магистралей;
– культурно-исторические – разрушение культурно-исторических ценностей;
– политические – возможное осложнение международной обстановки, связанной с миграцией населения из мест катастрофы, и ослабление отдельных государств
Опасность для планеты Земля представляют такие космические “гости” и явления как: астероиды (малые планеты), кометы, метеориты, вирусы, заносимые космическими телами из космоса, возмущения на солнце, черные дыры, рождение сверхновых звезд.
С мелкими космическими телами Земля встречается постоянно. Эти встречи правильнее назвать столкновениями, ведь наша планета движется по орбите со скоростью около 30 км/с, и небесное тело тоже летит к Земле по своей орбите со скоростью того же порядка. Если тело невелико, то, врезаясь в верхние слои земной атмосферы, оно окутывается слоем раскаленной плазмы и полностью испаряется. Такие частички в науке называют метеорами, а в народе “падающими звездами”. Метеор неожиданно вспыхивает и прочерчивает в ночном небе быстро гаснущий след. Иногда случаются “метеорные дожди” – массовое появление метеоров при встрече Земли с метеорными потоками.
Совсем иначе выглядит встреча Земли с более крупным телом. Оно испаряется только частично, проникает в нижние слои атмосферы, иногда распадается на части или взрывается, и, потеряв скорость, падает на земную поверхность. Такое тело в полете называют болидом, а то, что долетело до поверхности – метеоритом.
Еще в XVIII веке при помощи телескопа были впервые обнаружены малые планеты – астероиды. К нашему времени их открыто уже несколько сотен, причем орбиты примерно 500 из них пересекают орбиту Земли или опасно к ней приближаются.
Немалую опасность могут представлять для Земли и кометы: в истории человечества их было около 2000. А с мелкими космическими телами Земля вообще встречается постоянно.
Почти 20 тысяч метеоритов падает ежегодно на Землю, но подавляющая их часть имеет весьма небольшие размеры и массу. Самые малые – весом всего несколько граммов – даже не долетают до поверхности нашей планеты, сгорая в плотных слоях ее атмосферы. Но уже стограммовые долетают и способны принести немалый вред, как живому существу, так и зданию или, например, транспортному средству. Но, к счастью, по статистике более 2/3 метеоритов любого размера падает в океан, а вызвать цунами способны лишь достаточно крупные. Падение же в океан малых космических тел приводит к куда менее опасным последствиям, чем при падении на сушу, в результате которого на Земле появляются кратеры. Из относительно больших кратеров на Земле известно более 230.
Предполагается, что падения на Землю крупных космических тел приводили к гибели значительной части биосферы. И в частности – к гибели 2/3 живых организмов, включая динозавров, которая произошла 65 млн. лет назад в результате столкновения с Землей крупного астероида или ядра кометы. Возможно, именно с этим событием связано появление кратера диаметром 180 км на полуострове Юкатан: возраст этого кратера 65 млн. лет. Но столь серьезные катастрофы случаются редко и в обозримом будущем не предвидятся. Современная наука вполне может не только предсказать, но и предотвратить подобные соударения.
Согласно статистике, столкновения Земли с астероидом размерами до полутора километров в диаметре могут происходить примерно раз в 300 тысяч лет. Чем больше времени наш мир прожил без встреч с “космическими бомбами”, тем выше вероятность такого происшествия в будущем.
Блуждающие в пространстве камни то и дело просвистывают рядом с нашей планетой, “как пули у виска”.
Из официальных источников:
1932 год. Атаку на Землю совершил астероид “Аполлон”. Каменная “бомба” диаметром один километр промахнулась на 10 миллионов километров. Совсем немного по космическим масштабам.
1936 год. Астероид “Адонис” вынырнул из космического мрака уже на расстоянии 2 миллиона километров.
1968 год. В опасной близости промчалась микро-планета Икар.
1989 год. Астероид диаметром около километра пересек орбиту Земли, лишь на шесть часов разминувшись с нашей планетой.
Подсчитано, что существующие сегодня боевые ракеты могут встретить на подлете к Земле и разрушить любое космическое тело диаметром до километра. План такого перехвата возник еще в 60-х годах, когда астероид “Икар”‘ опасно приблизился к нашей планете.
Об угрозе из космоса говорилось на Международной конференции “Астероидная опасность”, прошедшей в Санкт-Петербурге. Те же вопросы поднимались на симпозиуме “Космическая защита Земли”, проведенном в российском секретном городе Снежинске.
Космическая защита необходима, причем она должна быть многоплановой, так как Землю надо защищать не только от “небесных камней”, но и от других напастей, поставляемых нам космосом.
Тайна происхождения новых вирусов заставила некоторых ученых выдвинуть предположение, что эта напасть попадает к нам из космоса. Опасность таких “подарков” трудно переоценить. Вспомним хотя бы легендарную “испанку” (устаревшее название гриппа, бытовавшее в начале XX века). Во время “испанки” 1918-1919 годов от этой болезни умерло около 20 миллионов человек. Смерть наступала в результате острого воспаления и отека легких. Сегодня ученые считают, что к столь многочисленным жертвам привел вовсе не грипп, а какое-то другое, еще неизвестное заболевание.
Солнце тоже делает нам “подарки”. Ученые напоминают о катастрофическом событии, случившемся в марте 1989 года в Квебеке. После мощной солнечной вспышки поток частиц достиг поверхности нашей планеты, вызвав в Канаде техногенную катастрофу – там вышли из строя все генераторы электричества и шесть миллионов человек почти на сутки остались без тепла и света.
Многие ученые утверждают, что нынешняя активность Солнца создает возможность повторения “квебекского катаклизма” в самое ближайшее время. Несколько американских космических спутников уже якобы вышли из строя из-за мощных солнечных выбросов, несущихся к Земле.
Однако дата возможной будущей встречи с очередной “космической бомбой” уже определена – 14 августа 2126 года. Прогноз сделан авторитетным американским астрономом Брайаном Марсденом. Он предсказал столкновение с кометой Свифта – Татла. Речь идет о ледяной горе диаметром 10 километров. Ее удар о Землю будет равносилен взрыву 100 миллионов мощнейших атомных бомб.
Не надо забывать, что наша планета тот же каменный снаряд, который с огромной скоростью мчится по космосу. И на этом пути по просторам Вселенной нашу Землю, подстерегают самые неожиданные и опасные сюрпризы. Специалисты рассуждают о фатальных секторах Галактики, где существуют миниатюрные “черные дыры”, рассеянные облака ядовитых газов, “пузыри” с измененными пространственными и временными характеристиками.
К сожалению, на космическую защиту и исследования в этой области отсутствует достаточное финансирование, даже в цивилизованных странах.
Таким образом, космос полон опасностями для жизни, особенно астероидами, метеоритами, кометами, грозящими врезаться в Землю. Число опасностей возрастает по мере удаления в космос: например сверхновые, которые выбрасывают достаточно излучения, чтобы пробить защитный озоновый слой Земли.
Опасны вспышки на Солнце. Межпланетная ударная волна, порожденная солнечной вспышкой, достигнув Земли, вызывает полярное сияние, видимое даже в средних широтах. Выброс, состоящий из гигантских облаков электронов и магнитных полей, достигнув Земли, способен вызвать крупные магнитные бури, способные прерывать спутниковую связь.
Способы защиты от космогенных катастроф
Основными виновниками космогенных катастроф Земли являются исключительно кометы. Астероиды, пересекающие земную орбиту, являются ни чем иным, как “погасшими” или “выгоревшими” кометными ядрами, маскирующимися под астероиды.
В настоящее время существуют разные идеи для Защиты Земли от космической опасности. Одна из идей – отклонение траектории космического тела с помощью ракеты с ядерным зарядом.
Мерами, которые могут помочь в данном вопросе, могут стать:
1) наблюдение за опасными объектами с помощью современных средств, мощных телескопов, внесение их в каталоги;
2) отправка зондов, направляемых в космическое пространство для отслеживания опасных объектов;
3) своевременное оповещение людей о надвигающейся угрозе из космоса, их эвакуация в безопасные местности, укрытия (подземные бункеры);
4) защита людей от опасных последствий космических катастроф (информирование о способах защиты, средства индивидуальной защиты, развертывание госпиталей, помощь пострадавшим и.т.п.);
5) разработка методов и оружия для разрушения опасных космических объектов, либо хотя бы смещения орбиты данных объектов, для отвода их от Земли.
При особо опасных угрозах, не так фантастичны даже такие разработки, как переселение людей с планеты Земля на другие пригодные для жизни планеты.
Список использованной литературы
1. Алимов Р., Дмитриев Е., Яковлев В. Космические катастрофы; надеяться на лучшее, готовиться к худшему // Гражданская защита. 1996. № 1. С. 90 – 92.
2. Безопасность жизнедеятельности. /Под ред. Белова С.В. М.: Высшая Школа, 2004.
3. Воронцов Б. А. Астрономия: учебник для 10 класса. М., 1987 г.
4. Медведев Ю. Д., Свешников М. Л., Тимошкова Е. И. и др. “Астероидно – кометная опасность” (Институт теоретической астрономии РАН, международный институт проблем астероидной опасность, Санкт-Петербург, 1996 г.
5. Микиша А., Смирнов М.. Земные катастрофы, вызванные падением метеоритов. //”Вестник РАН” том 69, № 4, 1999, стр. 327-336.
6. Журнал “Наука и жизнь”. № 8, 1995 г.; № 3, 2000 г.
Безопасность – космический полет
Время на прочтение
Международная организация гражданской авиации (ИКАО), входящая в ООН, рекомендовала в течение пяти лет разработать и ввести в строй правила и ограничения на гражданские космические полёты и транспортировку грузов. В ИКАО считают, что для этого созрели все условия ввиду активно развивающихся отраслей космического туризма и частной космонавтики.
ИКАО — специализированное учреждение ООН, устанавливающее международные нормы гражданской авиации и координирующее её развитие с целью повышения безопасности и эффективности.
Среди наиболее известных частных космических проектов – проект SpaceX с ракетами многоразового использования от Илона Маска (PayPal, Tesla), Blue Origin от Джефа Безоса (Amazon) и Virgin Galactic от Ричарда Брэнсона (Virgin).
