Что изучает наука космическая экология
Космическая экология
Полезное
Смотреть что такое «Космическая экология» в других словарях:
космическая экология — kosmoso ekologija statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Mokslas, Žemės ekologinius reiškinius tiriantis kosminiais metodais: iš kosmose daromų nuotraukų, Saulės šviesos atspindžio spektrų, Saulės spinduliuotės matavimo duomenų,… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas
Космическая биология — (космобиология) наука, изучающая возможности жизни в условиях космического пространства и при полётах на космических летательных аппаратах, а также принципы построения биологических систем обеспечения жизнедеятельности членов экипажей… … Википедия
КОСМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ — отрасль биологии, изучающая действие различных факторов космич. пространства на живые организмы. В задачи К. б. входит также разработка методов биол. исследований и средств обеспечения жизнедеятельности земных организмов в условиях космич. полёта … Биологический энциклопедический словарь
Экология — (от др. греч. οἶκος обиталище, жилище, дом, имущество и λόγος понятие, учение, наука) наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой. Термин впервые предложил немецкий биолог Эрнст… … Википедия
Экология человека прикладная — научные исследования по экологии человека направленные на решение конкретных практических вопросов. Прикладные исследования по экологии человека включают несколько направлений: 1) обеспечение антропоэкологической информацией руководителей… … Экология человека
ЭТИКА И ЭКОЛОГИЯ — (греч. ethika и oikos обиталище, местопребывание) области знания, общие точки соприкосновения к рых отчетливо выявились в совр. условиях в связи с глобальным характером воздействия деятельности человека на окружающую среду. Этический аспект… … Словарь по этике
Уровни организации жизни — Уровни организации живой материи иерархически соподчиненные уровни организации биосистем, отражающие уровни их усложнения. Чаще всего выделяют шесть основных структурных уровней жизни: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно… … Википедия
Гирусов, Эдуард Владимирович — (р. 26.07.1932) спец. по филос. теории бытия, соц. экологии, проблемам взаимодействия обществ. и техн. наук; д р филос. наук, проф. Род. в Ленинграде. Окончил филос. ф т МГУ (1955), затем асп. ИФ АН СССР (1961). Работал на кафедре филос. естеств … Большая биографическая энциклопедия
СОЛНЕЧНО-ЗЕМНЫЕ СВЯЗИ — система прямых или опосредованных физ … Физическая энциклопедия
cosmic ecology — kosmoso ekologija statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Mokslas, Žemės ekologinius reiškinius tiriantis kosminiais metodais: iš kosmose daromų nuotraukų, Saulės šviesos atspindžio spektrų, Saulės spinduliuotės matavimo duomenų,… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas
Лекция на тему: «Экология космоса»
выполнен: Татояном Арсеном Давидовичем,
учеником 10 класса ГОУСОШ №844
Научный руководитель: Тимакина Е.С.,
учитель физики, астрономии, к.п.д.
Мониторинг околоземного космического пространства_________12
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.
Основные виды антропогенного воздействия на околоземное космическое пространство:
· выброс химических веществ в результате работы реактивных двигателей;
· загрязнение твердыми фрагментами и космическим мусором;
· электромагнитное излучение радиопередающих систем;
· радиоактивное загрязнение и жесткое излучение от ядерных энергетических установок на спутниках
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.
Состав продуктов сгорания
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.
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.
Рис. 1. Увеличение содержания мусора в околоземном космическом пространстве
(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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.центр «Март»,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.