Приложение к Словарю отходов Коррозия под напряжением- Критерии, по которым оценивается степень риска
Приложение к Словарю отходов
Автор — составитель: Обухов Евгений Николаевич
Коррозия под напряжением- Критерии, по которым оценивается степень риска от осуществления хозяйственной деятельности в, области захоронения и сфере вывоза бытовых отходов и определяется периодичность осуществления плановых мероприятий государственного надзора (контроля)
Коррозия под напряжением — коррозия металлического материала при одновременном воздействии коррозионной среды и механических напряжений. Мерой устойчивости материала к коррозии под напряжением является коррозионномеханическая прочность, определяемая как предел допустимых статических или циклических напряжений в металле на выбранной базе испытаний по времени (тыс. ч) или по числу циклов нагружения (103-106).
Скорость коррозии, определяемая по потере массы металла, с ростом напряжений увеличивается несущественно. Основные виды разрушения — коррозионноусталостное растрескивание при циклич. нагружении и коррозионное растрескивание под действием статических растягивающих напряжений (КРН), которому посвящена данная статья. КРН, подобно хрупкому разрушению, происходит практически без пластической деформации макрообъемов металла.
Непременное условие КРН-локализация коррозионного процесса на наиболее напряженных местах поверхности, дефектах поверхностной структуры металла. Это могут быть трещины в оксидных пленках и защитных покрытиях, выходы дислокаций, ступени скольжения, границы зерен или неметаллич. включений и т. п. Определенные для данного металла компоненты раствора вызывают активацию этих дефектов и растворение металла вблизи них при пассивном состоянии остальной поверхности.
Поэтому КРН-процесс, специфический для данной системы металл — среда наиболее распространено КРН для следующих систем: латуни и бронзы в средах, содержащих NH3 (сезонное растрескивание латуней); нержавеющие стали в горячих растворах хлоридов; конструкционные стали повышенной прочности в растворах кислот, щелочей, нитратов, галогенов, HCN, H2S; любые стали в газообразном Н 2 при высоких температурах (водородная хрупкость); титановые сплавы в ртути, маловодных растворах NO2; высокопрочные алюминиевые сплавы в растворах хлоридов.
В зависимости от особенностей структуры металла и состава коррозионной среды КРН может быть меж- или транс-кристаллитным. В общем процессе развития коррозионной трещины различают инкубационный период (до появления зародышевой трещины), периоды развития трещины и хрупкого разрушения при превышении локальной прочности материала.
Инкубационный период определяется созданием условии для резкой локализации коррозионного процесса на дефектах поверхности напряженного металла. Он, как правило, сокращается с ростом действующих напряжений, температуры, концентрации специфически активирующих компонентов среды. Зарождение трещин может быть связано также с местным адсорбционным снижением прочности и пластичности микрообъемов металла в средах, содержащих ПАВ. Развитие трещины определяется физико-химическими условиями, возникающими в ее вершине. Как правило, в вершине трещины вследствие анодного процесса повышается концентрация активирующих компонентов, происходит существенное подкисление раствора.
Факторами, определяющими скорость развития трещины, являются интенсивность поля напряжений, скорость и время анодного растворения металла, снижение локальной прочности в окрестности вершины трещины. Снижение прочности, как правило, происходит вследствие диффузии «коррозионного» атомарного водорода в наиболее напряженную зону металла впереди вершины трещины (водородное охрупчивание) относительнаяю роль анодного растворения и водородного охрупчивания может быть различна для разных систем металл — раствор.
Напряженное состояние металла определяется с помощью коэффициента интенсивности напряжений К I в рассматриваемой точке контура трещины в момент ее продвижения. Величина К I является интегральной характеристикой поля напряжений в вершине трещины и для условий плоской деформации определяется из уравнения: KI=
, где s — напряжение, l- длина трещины, v — коэф. Пуассона. Коррозионная трещина начинает расти при достижении некоторого критического для данной системы металл — раствор значения коэффициента интенсивности напряжений KISCC. Рост трещины заканчивается хрупким разрушением образца или конструкции, когда достигается критич. значение коэф. К I для данного металла в инертной среде, равное К Iс.
Лит.: Карпенко Г. В.. Влияние среды на прочность и долговечность металлов. К., 1976; Коррозия. Справочник, под ред. Л. Л. Шрeйера, М., 1981; Петров Л. Н., Коррозия под напряжением. К., 1986.
И. А. Степанов.
Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под ред. И. Л. Кнунянца. 1988, Сайт http://dic.academic.ru, Словари и энциклопедии на Академике
Космическая пыль — частицы вещества в межзвёздном и межпланетном пространстве. Поглощающие свет сгущения космической пыли видны как тёмные пятна на фотографиях Млечного Пути. Ослабление света вследствие влияния космической пыли — так называемые межзвёздное поглощение, или экстинкция, — неодинаково для электромагнитных волн разной длины λ, вследствие чего наблюдается покраснение звёзд.
В видимой области экстинкция приблизительно пропорциональна λ-1, в близкой же ультрафиолетовой области почти не зависит от длины волны, но около 1400 Å имеется дополнительный максимум поглощения. Большая часть экстинкции объясняется рассеянием света, а не его поглощением. Это следует из наблюдений содержащих космическую пыль отражательных туманностей, видимых вокруг звёзд спектрального класса B и некоторых других звёзд, достаточно ярких, чтобы осветить пыль.
Сопоставление яркости туманностей и освещающих их звёзд показывает, что альбедо пыли велико. Наблюдаемые экстинкция и альбедо приводят к заключению, что космическая пыль состоит из диэлектрических частиц с примесью металлов при размере немного меньше 1 мкм. Ультрафиолетовый максимум экстинкции может быть объяснён тем, что внутри пылинок имеются графитовые чешуйки размером около 0,05 × 0,05 × 0,01 мкм. Из-за дифракции света на частице, размеры которой сравнимы с длиной волны, свет рассеивается преимущественно вперёд.
Межзвёздное поглощение часто приводит к поляризации света, которая объясняется анизотропией свойств пылинок (вытянутой формой у диэлектрических частиц или анизотропией проводимости графита) и их упорядоченной ориентацией в пространстве. Последняя объясняется действием слабого межзвёздного поля, которое ориентирует пылинки их длинной осью перпендикулярно силовой линии. Таким образом, наблюдая поляризованный свет далёких небесных светил, можно судить об ориентации поля в межзвёздном пространстве.
Относительное количество пыли определяется из величины среднего поглощения света в плоскости Галактики — от 0,5 до нескольких звёздных величин на 1 килоПарсек в визуальной области спектра. Масса пыли составляет около 1% массы межзвёздного вещества. Пыль, как и газ, распределена неоднородно, образуя облака и более плотные образования — Глобулы. В глобулах пыль является охлаждающим фактором, экранируя свет звёзд и излучая в инфракрасном диапазоне энергию, получаемую пылинкой от неупругих столкновений с атомами газа. На поверхности пыли происходит соединение атомов в молекулы: пыль является катализатором.
Образуется пыль, по-видимому, вследствие конденсации молекул газа на зародышах — частицах графита, SiO2 и др. в межзвёздном пространстве. Сами зародыши образуются в атмосферах холодных звёзд-гигантов, в расширяющихся оболочках сверхновых звёзд; расширение их приводит к охлаждению и к конденсации молекул. При образовании звёзд в плотном облаке часть пыли может сгуститься в планеты.
Лит.: Бакулин П. И., Кононович Э. В., Мороз В. И., Курс общей астрономии, 2 изд., М., 1970; Гринберг Дж. М., Межзвёздная пыль, пер. с англ., М., 1970.
С. Б. Пикельнер.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978, Сайт http://dic.academic.ru, Словари и энциклопедии на Академике
Космический мусор — все искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые уже неисправны, не функционируют и никогда более не смогут служить никаким полезным целям, но являющиеся опасным фактором воздействия на функционирующие космические аппараты, особенно пилотируемые.
В некоторых случаях, крупные или содержащие на борту опасные (ядерные, токсичные и т. п.) материалы объекты космического мусора могут представлять прямую опасность и для Земли — при их неконтролируемом сходе с орбиты, неполном сгорании при прохождении плотных слоев атмосферы Земли и выпадении обломков на населённые пункты, промышленные объекты, транспортные коммуникации и т. п.
Проблема засорения околоземного космического пространства «космическим мусором» как чисто теоретическая возникла по существу сразу после запусков первых искусственных спутников Земли в конце пятидесятых годов. Официальный статус на международном уровне она получила после доклада Генерального секретаря ООН под названием «Воздействие космической деятельности на окружающую среду» 10 декабря 1993 г., где особо отмечено, что проблема имеет международный, глобальный характер: нет засорения национального околоземного космического пространства, есть засорение космического пространства Земли, одинаково негативно влияющее на все страны, прямо или косвенно участвующие в его освоении.
Необходимость мер по уменьшению интенсивности техногенного засорения космоса становится понятной при рассмотрении возможных сценариев освоения космоса в будущем. Так существуют оценки, так называемый «каскадный эффект», который в среднесрочной перспективе может возникнуть от взаимного столкновения объектов и частиц «космического мусора», при экстраполяции существующих условий засорения низких околоземных орбит (НОО), даже с учетом мер по снижению в будущем числа орбитальных взрывов (42 % всего космического мусора) и других мероприятий по уменьшению техногенного засорения, может в долгосрочной перспективе привести к катастрофическому росту количества объектов орбитального мусора на НОО и, как следствие, к практической невозможности дальнейшего освоения космоса.
Предполагается, что «после 2055 года процесс саморазмножения остатков космической деятельности человечества станет серьезной проблемой»[1]
По данным, опубликованным Управлением ООН по вопросам космического пространства, в октябре 2009 года «Вокруг Земли вращается около 300 тысяч обломков мусора»
Характеристики космического мусора
В настоящее время по разным оценкам в районе низких околоземных орбит (НОО) вплоть до высот около 2000 км находится до 5000 тонн техногенных объектов. На основе статистических оценок делаются выводы, что общее число объектов подобного рода (поперечником более 1 см) достаточно неопределенно и может достигать 60 000 − 100 000. Из них только порядка 10 % (около 8600 объектов) обнаруживаются, отслеживаются и каталогизируются наземными радиолокационными и оптическими средствами и только около 6 % отслеживаемых объектов — действующие. Около 22 % объектов прекратили функционирование, 17 % представляют собой отработанные верхние ступени и разгонные блоки ракет-носителей, и около 55 % — отходы, технологические элементы, сопутствующие запускам, и обломки взрывов и фрагментации.
Большинство этих объектов находится на орбитах с высоким наклонением, плоскости которых пересекаются, поэтому средняя относительная скорость их взаимного пролета составляет около 10 км/с. Вследствие огромного запаса кинетической энергии столкновение любого из этих объектов с действующим космическим летательным аппаратом может повредить его или даже вывести из строя. Эффективных мер защиты от объектов космического мусора размером более 1 см в поперечнике практически нет.
Наиболее засорены те области орбит вокруг Земли, которые чаще всего используются для работы космических аппаратов. Это НОО, геостационарная орбита (ГСО) и солнечно-синхронные орбиты (ССО).
Вклад в создание космического мусора по странам: Китай — 40 %; США — 27,5 %; Россия — 25,5 %; остальные страны — 7 %.[3]
Методы уборки и уничтожения КМ
Эффективных практических мер по уничтожению космического мусора на орбитах более 600 км (где не сказывается очищающий эффект от торможения об атмосферу) на настоящем уровне технического развития человечества не существует. Хотя в ряду других рассматривался, например, проект спутника, который будет искать обломки и испарять их мощным лазерным лучом или наземный лазер, который должен тормозить обломки для входа и последующего сгорания их в атмосфере. Вместе с тем актуальность задачи обеспечения безопасности космических полетов в условиях техногенного загрязнения околоземного космического пространства (ОКП) и снижения опасности для объектов на Земле при неконтролируемом вхождении космических объектов в плотные слои атмосферы и их падении на Землю стремительно растет. Поэтому в обеспечение решения этой проблемы международное сотрудничество по проблематике «космического мусора» развивается по следующим приоритетным направлениям:
- Экологический мониторинг ОКП, включая область геостационарной орбиты (ГСО): наблюдение за «космическим мусором» и ведение каталога объектов «космического мусора».
- Математическое моделирование «космического мусора» и создание международных информационных систем для прогноза засоренности ОКП и её опасности для космических полетов, а также информационного сопровождения событий опасного сближения КО и их неконтролируемого входа в плотные слои атмосферы.
- Разработка способов и средств защиты космических аппаратов от воздействия высокоскоростных частиц «космического мусора».
- Разработка и внедрение мероприятий, направленных на снижение засоренности ОКП.
Поскольку экономически приемлемых методов очистки космического пространства от мусора пока не существует, основное внимание в ближайшем будущем будет уделено мерам контроля, исключающим образование мусора, таким как предотвращение орбитальных взрывов, сопутствующих полету технологических элементов, увод отработавших ресурс космических аппаратов на орбиты захоронения, торможение об атмосферу и т. п.
В то же время поскольку большинство мер по уменьшению засорения прямо или косвенно затрагивает вопросы формирования облика и конкурентоспособности перспективной космической техники и сопряжены со значительными затратами по проектам её модернизации, перспективные общие нормативы и стандарты по засоренности ОКП необходимо принимать взвешенно и на глобальной основе.
Википедия, сайт http://ru.wikipedia.org
Космический мусор
Рыхлова Л.В., Баканас Е.С.
Институт астрономии РАН
Введение
Первый искусственный спутник Земли (ИСЗ) был запущен в СССР в 1957 г. Один из пионеров космонавтики Ю.В.Кондратюк написал в 1929 г. в своем теоретическомисследовании «Завоевания межпланетных пространств» о задачах освоения космоса: Это – «возможность получить новые знания, в том числе – что-либо непредвиденное; возможность использовать вещества с других планет; для улучшения жизни на Земле».
В самом деле, сегодня трудно представить себе развитие цивилизации без искусственных аппаратов в космосе. Они открыли человечеству уникальную возможность получения научных знаний о Вселенной: проведены прямые исследования поверхностей некоторых планет, их спутников и комет, исследуется Земля из космоса, изучается космическими аппаратами Солнце, изучаются особенности поведения человеческого организма в космосе (в целом враждебном для человека) ит.д. Космические аппараты приносят человечеству и практическую пользу в качестве метеорологических, телекоммуникационных, навигационных и др. служб.
Возникновение проблемы космического мусора
За 50 лет космической деятельности было осуществлено около 5000 запусков почти 6000 спутников, из которых к настоящему времени управляемыми остается лишь небольшая их часть.
Общая накопленная масса объектов искусственного происхождения в околоземном пространстве близка к 6000 тоннам (рис.1)
Рисунок 1. Накопленная масса объектов искусственного происхождения в околоземном пространстве.
По мере увеличения космической активности (реально в конце 80-х годов) начали осознавать новую и неожиданную проблему появления техногенного космического мусора (КМ), или «space debris» в англоязычной литературе.
Две уже существовавших к тому времени Службы контроля космического пространства вСША и СССР стали обнаруживать множество дополнительных объектов в околоземном космическом пространстве (ОКП). Помимо специализированных служб в наблюдениях участвовало большое количество отдельных измерительных средств, принадлежавших как государственным, так и негосударственным учреждениям (в Великобритании, Германии, Канаде, Франции, Китае, Японии). Служба США в настоящее время сопровождает около 13000 достаточно крупных объектов, которые занесены в постоянно обновляемые каталоги. Служба СССР (а теперь России) регулярно отслеживает около 9000 объектов.
По результатам наблюдений известно, что только 6% этой популяции искусственных объектов составляют управляемые, т.е., активно действующие спутники. Примерно 40% – вышедшие из строя по разным причинам (в том числе исчерпавшие свой энергетический ресурс) спутники, использованные и ставшие бесполезными ступени ракет-носителей, так называемые «операционные фрагменты» (крышки объективов, различные переходники, соединительные устройства и т.д.). Таких «операционных фрагментов» в процессе вывода на орбиту полезных грузов на орбите остается несколько десятков.
Оставшиеся 54% – это фрагменты разнообразного происхождения, которые начали регистрировать только в 60-х годах прошлого века. Основной источник их появления – это взрывы отслуживших свой срок космических аппаратов и верхних ступеней ракет-носителей. В настоящее время известно примерно о 200 взрывах. Следствием каждого из них является образование новой популяции фрагментов. Поскольку отслеживаются только достаточно крупные из них (см. ниже), то определить их общее количество невозможно. Количество тех, размеры которых превышают 1 см, оценивается примерно в 600 000, а количество более мелких частиц по приблизительной оценке близко к нескольким миллионам.
Причины взрывов космической техники.
Понятно, что основная причина появления такого количества мусора техногенного происхождения – это взрывы. Взрываются химические батареи, бортовые двигательные установки в уже неактивных аппаратах, неизрасходованное топливо в топливных баках ракет-носителей, давно и успешно выполнивших свои функции и оставшиеся в околоземном космическом пространстве (cм.рис.2 )
Рисунок 2. Причины взрывов на околоземных орбитах.
В результате взрыва основной объект и вся его масса разлетается в виде бесчисленных фрагментов широкого спектра масс и сообщенных им скоростей. Эти взрывы и разрушения можно назвать самопроизвольными.
Известно о других, преднамеренных взрывах. Такие взрывы по команде с Земли проводились более 30 лет назад с целью отработки баллистического противоспутникового оружия в СССР и США. Каждый подрыв приводил к образованию облака орбитальных обломков пораженной цели в космосе.
После этих испытаний многие страны, включая Китай, обратились в ООН с протестами и предложили регламентировать подобные опыты в космосе.
Однако от этих первых испытаний было зарегистрировано лишь 736 обломков, из которых к настоящему времени на орбитах осталось лишь 40%. В то время вопрос об опасности техногенного засорения космоса еще не стоял так остро. К тому же, последние из той серии испытаний противоспутникового оружия отстреливали и разрушали цель уже при входе в плотные слои атмосферы, где образовавшиеся осколки тут жесгорали.
Позже Организация Объединенных Наций приняла резолюцию, регламентирующую такого рода деятельность.
Тем не менее, в январе 2007 года в результате испытания баллистического кинетического противоспутникового оружия был разрушен спутник «Фенгюн-1с»(Fengyun-1C). Образовалось облако из 35000 обломков величиной более 1 см, а 900фрагментов оказались достаточно крупными и были занесены в каталоги постоянно отслеживаемых объектов КМ (рис. 3)
Рисунок 3. Текущие орбиты тысяч крупных (более 10 сантиметров в поперечнике) обломков Fengyun-1C и сбившей его противоспутниковой ракеты показаны красным. Белым — орбита МКС(иллюстрация NASA/JSC Orbital Debris Program Office).
Высоты распространения этого мусора заняли орбиты длительного существования со средней высотой около 850 км (от 200 до 4000 км). Это облако сейчас считается самым опасным, образовавшимся с начала космической эры.
Чем опасен космический мусор?
В результате любого взрыва вместо одного объекта образуется облако фрагментов, которые получают дополнительные ускорения в произвольных направлениях. Вначале облако имеет высокую плотность и представляет собой постепенно расширяющийся эллипсоид, обращающийся по той же орбите, по которой двигался аппарат до взрыва. Затем фрагменты постепенно деформируются, расползаясь по орбите и превращаясь в тор с осью вращения, совпадающей с осью вращения Земли.
Со временем этот тор охватывает всю Землю. Внутри тора фрагменты движутся по самым разнообразным траекториям, образуя вокруг Земли облако космического мусора в качестве составной части окружающей среды.
Самая значительная часть космического мусора в настоящее время располагается на высотах орбит около 400-1000 км и 1500-2000 км.
Обломки, появившиеся на высотах менее 400 км, живут всего несколько лет, т.к. за счет естественного торможения частиц атмосферой происходит процесс самоочищения: часть фрагментов сгорает в атмосфере, а наиболее крупные из них выпадают на Землю. Нижние ступени ракет-носителей падают зачастую почти целиком. Случались падения самих спутников, не вышедших на заданную орбиту.
Незадолго до входа в атмосферу, что обычно случается на высоте порядка 120 км, скорость падающего фрагмента бывает около 30000 км/час. Поверхности Земли достигают компактные и массивные аппараты. Примеры таких падений – Skylab (1979 г., 74 тонны), Салют7/Космос 1686 (1991 г., 40 тонн), Мир (2001 г., 135 тонн). На поверхности Земли оказывается около 40% их массы (рис.5,6 )
Рисунок 5. Первая ступень ракеты-носителя «Союз» в Удорской тайге.
Рис.6. Модуль третьей ступени ракеты Дельта-2, упавший на территорию Саудовской Аравии 21января 2001 г. Вес около 70 кг. (источник: http://www.orbitaldebris.jsc.nasa.gov/reentry/recovered.html)
До сих пор ущерб, причиненный падениями техногенных объектов на поверхность Земли, можно считать локальным. Для контролируемого схода (случай станции Мир) идеально выбирать океан. Для неконтролируемых сходов с орбит в принципе можно спрогнозировать время и место падения, но для этого надо иметь достаточное количество наблюдений, модели прогнозирования орбиты, включающие аэродинамические и структурные особенности взрыва спутника и ступеней ракет-носителей, на основе модели составить прогноз орбиты каждого крупного фрагмента. Необходимо также иметь возможность идентификации падающего объекта и оценки потенциальной опасности для населения.
Удары метеороидов и частиц космического мусора о космический аппарат могут оставлять на его поверхности отверстия микронного и миллиметрового размера и больше. Критический размер – 1 см, а удар 10-см объекта может стать причиной катастрофического разрушения цели. Разрушительная энергия появляется следствие высоких скоростей – для частиц техногенного мусора это скорости, достигающие порядка 15 км/сек, для метеороидов – порядка 70 км/сек.
Эффект от высокоскоростных соударений зависит от материала цели, скорости, угла наклона, массы и формы ударника.
В 1984 году была запущена на высоту 498 км специальная платформа LDEF (Long Duration Exposure Facility) с целью регистрации на ее поверхности следов соударений с фрагментами космического мусора и метеороидов. Это был уникальный источник данных о мелкоразмерной фракции мусора естественного и техногенного происхождения.
За более чем шестилетний срок пребывания на орбите на поверхности платформы было обнаружено более 8000кратеров и точечных следов. Исследование кратеров сразу же после возвращения платформы из космоса показало, что в околоземном пространстве удары метеороидного, т.е. естественного происхождения, доминируют над ударами техногенных объектов в области субмикронных размеров (0.1–1 мм), особенно во время сезонных интенсивных метеорных потоков. Все удары частиц более крупного размера принадлежат популяции космического мусора.
В 1996 году специальный детектор GORID (Geostationary Orbit Impact Detector), созданный специалистами Европейского космического агентства для изучения мелких фрагментов, был запущен на геостационарную орбиту на российском геостационарном спутнике связи»Экспресс-2″. В течение 5 лет работы регулярно фиксировались 2-3удара в сутки, но случалось зафиксировать и до 50 ударов в сутки.
Удары частиц регулярно отмечаются на солнечных батареях некоторых спутников, служащих в качестве детекторов. Один из внешних модулей США на МКС также служит этой задаче.
В настоящее время специалисты начали обсуждать проблему опасности столкновения действующих аппаратов с мусором. Некоторые события в космосе указывают на столкновения, как на возможные причины нарушения работы активных спутников.
Фрагмент размером около 1см, двигающийся по орбите вокруг Земли со скоростью около 10 км/сек, несет огромный запас кинетической энергии. Известно, что Международная космическая станция, имеющая специальные защитные бамперы, уже несколько раз была вынуждена совершать маневры уклонения от нежелательных столкновений. Известен также маневр американского спутника «Клауд-Сат» в июле 2007 г. с целью уклонения от столкновения с иранским спутником «СИНАХ-1».
24 июля 1996 года произошло первое зарегистрированное столкновение французского спутника «Церес» с обломками французской же ракеты-носителя «Ариан», которая уже несколько лет находилась в космосе.
10 февраля 2009 года в16-50 по Всемирному времени (UT) на высоте 790 км над Сибирью (72.51ºN/97.88ºE) столкнулись два спутника: неработающий
«Космос-2251» (весом 892 кг) и действующий американский«Иридиум-33» (весом 661 кг). Скорость столкновения составила 11.6 км/сек. Поскольку высота 790 км лежит в районе высот наиболее популярных эксплуатируемых орбит, возникло много вопросов: как это могло случиться, какова опасность возникших фрагментов для других космических аппаратов, как избегать таких случаев, чтобы не возникало осложнений между государствами.
В результате этого столкновения образовалось порядка 500 фрагментов, отслеживаемых Службами контроля космоса.
С увеличением количества спутников вероятность таких событий будет неуклонно возрастать.
Еще одна неконтролируемая проблема засорения космического пространства, появившаяся в последние годы –увеличение микро- и наноспутников. На основе миниатюрных спутников строятся не только образовательные и коммерческие проекты. Появилась тенденция к созданию на их основе глобальных спутниковых систем различного назначения, в том числе и военного.
Мини спутники имеют размеры от 10-20 см до 1 м, а вес – от сотен граммов до нескольких килограммов. Составными частями космического мусора эти спутники станут довольно быстро. А вот какая служба контроля космического пространства способна отследить каждый техногенный объект такого размера или предотвратить возможность столкновения с ним – пока неясно. Появление миниатюрных активных спутников значительно усложняет задачи контроля космоса. Избежать столкновения с фрагментами мусора такого размера можно лишь в том случае, если известны орбиты опасных объектов и самого космического аппарата с достаточной точностью.
Возможности наблюдения КМ
Наблюдаемость фрагментов космического мусора обусловлена разрешающей способностью специализированных средств и систем.
На низких орбитах (400-1000 км) оптические телескопы не могут полностью контролировать пространство из-за некоторых неблагоприятных обстоятельств: наблюдения возможны только ночью, но при этом спутник еще должен быть освещен Солнцем, Луна должна быть ущербной, а еще лучше отсутствовать на небе в ночи наблюдений и др.
Поэтому задачи обнаружения и каталогизации спутников и крупных фрагментов мусора на низких орбитах ложится в основном на радиолокационные средства. Эти средства отслеживают фрагменты размером от 10 см. Но радиолокация малоразмерных спутников на более высоких орбитах требует определенных усилий.
Наблюдения объектов на высоких орбитах выполняется преимущественно оптическими средствами: объект дольше освещен Солнцем, виден над горизонтом с большей территории и погодные условия становятся менее критичными. Возможности радиолокационных средств, напротив, уменьшаются, т.к. для обзора пространства на дальности в десятки километров многократно увеличиваются требования к энергетическим параметрам радиолокационных станций (требования к проницающей способности оптики растут пропорционально второй степени дальности, а для радиолокационных средств – четвертой).
Для контроля высокоорбитальных объектов в России создан специализированный оптико-электронный комплекс «Окно» (рис. 6) работают обсерватории институтов РАН и других организаций (рис.7 )
Рисунок 7. ОКНО. Источник:http://bratishka.ru/archiv/2006/4/2006_4_4.php
Рисунок 8. Камера ВАУ, Звенигородская обсерватория ИНАСАН. Разработана и используется для целей исследования и контроля космического пространства.
Сеть оптических средств обеспечивает в районе геостационарной орбиты наблюдения объектов размером 30-50 см и крупнее. Однако для контроля малоразмерных объектов (10-20 см) потребуется увеличение проницающей способности телескопов на 2-3 звездные величины.
Радиолокационные средства тоже могут использоваться при изучении геостационарной орбиты. Они позволяют измерять дальности, но лишь для тех объектов, которые обнаружены оптическими средствами и, следовательно, есть возможность использовать целеуказания.
Наиболее совершенные радиолокационные станции используются для проведения статистических измерений количества техногенных космических фрагментов. Фиксируются все частицы КМ больше некоторого размера, определяемого чувствительностью данной РЛС, попавшие в облучаемую область пространства. На этой основе строятся математические модели распределения частиц КМ.
В целом, всеми существующими в мире средствами, на начало 2009 года обнаружено и каталогизировано около 33500 объектов размером более 10 см, около 600 000объектов размером 1-10 см. При этом ежегодно обнаруживается 600-700 новых объектов.
Количество микронных пылинок или миллиметровых частиц из шлака или окиси алюминия и пр. оценивается в десятки и сотни миллионов. Знания о метеорных и техногенных частицах, размерами менее чем в каталогах, обычно имеют статистическое происхождение. Все частицы любых размеров, находящиеся на высотах выше 500-600км, где пропадает эффект торможения атмосферы, существуют в космическом пространстве практически вечно. Наблюдения на орбитах с большими эксцентриситетами, проходящих через геостационарную орбиту, привели к открытию класса слабых по яркости объектов с большим отношением площади к массе. Возможно, что это куски термической обшивки спутников.
Нет никаких других механизмов естественной очистки космического пространства от космического мусора, кроме торможения и последующего сгорания в атмосфере.
Максимальная концентрация мусора наблюдается на высотах 800-1000 км и около 1400 км. Возможность столкновений в этой области давно предсказывалась экспертами. Пространственная плотность объектов на Геостационарной орбите (36 000 км) и вблизи орбит созвездий навигационных спутников (19500-20000 км) пока значительно ниже. Однако на ГСО тоже есть проблемы. Постоянно работает более 300 управляемых спутников, а общее число наблюдаемых объектов в этой области превышает 1000.Количество объектов, недосягаемых для современных наблюдательных средств в этой области оценивается в сотни тысяч.
К настоящему времени установлено (по изменению элементов орбит) наличие 14 взрывов геостационарных объектов, из них 2 –носителя типа Экран, 12 – американских типа Транстейдж. Непосредственно наблюдались только два взрыва, остальные взрывы установлены по изучению данных наблюдений о резких изменениях элементов орбит. Каждый взрыв выбрасывает в окрестность ГСО около тонны КМ.
В двадцатом веке количество ежегодных запусков достигало 100-120. В настоящее время число запусков сократилось до 60-70 в год. Ежегодно фиксируется 4-5 взрывов в космосе. В результате непрерывного увеличения количества объектов в околоземном пространстве прогрессивно возрастает вероятность катастрофических событий, дробления фрагментов и их саморазмножения. По оценкам специалистов, если ситуация не изменится (не станет меньше запусков, не увеличится срок активной жизни спутников и др.), то в ближайшие 50-100 лет нас ожидает критическая ситуация.
Международная активность по проблеме КМ
Проблема космического мусора – это проблема всех стран, занимающихся космической деятельностью. И работают над ней специалисты космических агентств многих стран – США, Евросоюза, России, Японии, Китая и др. Необходимым условием для поддержания активной деятельности человечества в космосе является консолидация знаний обо всех известных объектах в космосе.
В Европейском космическом агентстве создана база данных, содержащая информацию о характеристиках объектов в космическом пространстве (DISCOS-Database and Information System Characterizing Objects in Space). DISCOS содержит информацию о деталях запусков ИСЗ, эволюции их орбит, физических свойствах и целях запуска. В базе данных 33500 объектов, наблюдаемых со времени запуска Первого ИСЗ, и около 7 миллионов занесенных в базу орбит.
Американская система контроля космоса (US Space Surveillance Network- SSN) обеспечивает непрерывный поток орбитальных данных обо всех наблюдаемых неклассифицированных объектах.
Европейское космическое агентство создает и распространяет модели, характеризующие популяцию космического мусора и ее эволюцию. При моделировании учитывается метеорная обстановка в околоземном космическом пространстве. Серия постоянно обновляемых моделей носит название MASTER (Meteoroid and Space Debris Terrestrial Environment Reference). Модели MASTER включают мусор техногенного происхождения размером более микрона.
Естественно, что поддержание и регулярное обновление такой модели требует огромного количества измерительных данных в определенных областях космического пространства в определенное время от самых разных средств наблюдения – оптических и радиолокационных, наземных и с космических аппаратов.
Статистические данные о происходящих взрывах, локальных плотных образованиях частиц, возможных столкновениях и т.д. позволяют прогнозировать и предупреждать о взрывах, сходах с орбит в результате торможения в верхних слоях атмосферы, уводах с орбит (с помощью необходимых маневров или с использованием аэродинамического торможения), падениях, оценивать вклады запусков (ступени, полезные грузы, операционные фрагменты, выбросы частиц шлака ракетных двигателей с твердым топливом) , взрывов, случаев утечки топлива и прочих событийна орбите в распределение фрагментов мусора и статистически моделировать это распределение. Риск столкновения в принципе может быть определен из текущего статуса данной области окружающей космической среды на каждую эпоху и на любой высотный режим.
Как комплексная задача, требующая системного подхода, проблема космического мусора была впервые поставлена в 1981 году, когда NASA приняло десятилетнюю программу по изучению засоренности околоземных орбит и оценке исходящей от КМ опасности. Этой же проблемой чуть позже озаботилось и МО США.
В 1987 году Европейское космическое агентство (ESA) организовало рабочую группу по КМ и в том же году состоялась первая встреча по проблеме КМ между NASA и ESA.
В декабре 1989 года состоялась первая встреча советских и американских специалистов по вопросу изучения космического мусора.
В декабре 1990 года Генеральная Ассамблея ООН в резолюции 45/72 по пункту повестки дня«Международное сотрудничество в использовании космического пространства в мирных целях» констатировала наличие обеспокоенности у всех государств по вопросу о космическом мусоре.
В 1993 году в Дармштадте (Германия)состоялась встреча представителей ЕКА, НАСА, НАСДА (Япония) и РКА (Россия), на которой был образован Межагентский Комитет по космическому мусору (Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (IADC) (рис.8). Время показало, что самый действенный обмен мнениями происходит в рамках ежегодных заседаний именно этого комитета. В его состав на сегодняшний день входят уже представители 11 стран.
Рисунок 8.Страны-участницы Межагентского координационного комитета по космическому мусору(IADC).
Обсуждаются и дискутируются проблемы наблюдений, моделирования, предупреждения опасных ситуаций, возможности очищения космического пространства. Официальные заседания сопровождаются научными конференциями, публикуются научные доклады и официальные документы.
С 1994 года вопрос о КМ включен отдельным пунктом в повестку дня Научно-технического подкомитета Комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях.
С этого времени проблема КМ вошла в тематику научных симпозиумов КОСПАР, чуть позже Международный союз телекоммуникаций (ITU)выпустил документ о защите окружающей среды для геосинхронных орбит, в котором отражены требования по уводу отработавших спутников из рабочей области.
В июне 2007 г. на заседании Комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях были приняты Руководящие принципы предупреждения образования космического мусора (документ А/62/20). В ноябре того же года эти Принципы были одобрены на самом высоком международном уровне (документ А/RES/62/62/217 от 01.02.08). Документ носит рекомендательный характер, но он впервые определяет «кодекс поведения в космосе».
Таким образом, проблема КМ в настоящее время осознана как глобальная, которую не может решить ни одна отдельно взятая страна. Как политики, так и конструкторы космических систем едины в одном: контроль за КМ необходим для обеспечения космической деятельности в будущем.
Первая задача в этой работе – уменьшение космического мусора с помощью предупреждения орбитальных взрывов, очищение (удаление) масс из областей с высокой плотностью фрагментов. Без принятия необходимых мер на высотах 800-1400 км возможен уже в скором будущем неконтролируемый каскадный процесс саморазмножения фрагментов КМ.
Область орбит (800-1400км) и Геостационарная орбита объявлены охраняемыми из-за их интенсивной эксплуатации коммерческого и научного назначения В целях очищения области орбит 800-1400 км рекомендуется снижать космические аппараты и ступени ракет после 25 лет их эксплуатации до пределов действия эффекта атмосферного торможения или уводить на высоты выше2000 км.
Для исчерпавших свои энергетические ресурсы объекты геостационарной орбиты рекомендована «орбита захоронения» на 300 км выше геостационарной .Очень важная часть «конца жизни»космических систем – пассивация: все резервуары топлива должны быть очищены во избежание взрывов, которые случаются по окончании активной жизни полезной нагрузки, и по выполнении своей работы ступенями ракет-носителей.
Рисунок 9. Проблема космического мусора должна быть решена.
«Каждая проблема имеет решение. Единственная трудность заключается в том, чтобы его найти».
Эвви Неф
Разумеется, это только часть предлагаемых мер по обеспечению безопасности космической деятельности. И главное, что осознали космические державы и международные организации – это то, что процесс засорения космоса имеет глобальный международный характер. Не может быть засорения национального околоземного пространства, есть засорение окружающей Землю космической среды.
Энциклопедия Среды Обитания, сайт http://www.eco-nomos.ru
Критерии, по которым оценивается степень риска от осуществления хозяйственной деятельности в, области захоронения и сфере вывоза бытовых отходов и определяется периодичность осуществления плановых мероприятий государственного надзора (контроля).
Эти критерии устанавливаются с целью проведения оценки хозяйственной деятельности, связанной с обеспечением надлежащего технического состояния и / или содержания объектов, сооружений, оборудования, сетей (далее — объекты) отрасли захоронения и сферы вывоза бытовых отходов с предотвращением возникновения угрозы окружающей среде, на основе которых определяется степень риска — высокая, средняя и незначительная.
К критериям относятся:
1) относительно технического состояния и / или содержания объектов отрасли захоронения и сферы вывоза бытовых отходов — оценка:
технического состояния объектов;
состояния выполнения инвестиционных программ в сфере вывоза бытовых отходов, а также в рамках бюджетного финансирования в области захоронения;
состояния выполнения программ энергосбережения в рамках бюджетного
финансирования;
состояния содержанию, текущему и капитальному ремонту объектов;
2) относительно социально-экономической ситуации — оценка:
уровня угрозы с учетом вероятности возникновения негативных социальных и материальных последствий от осуществления хозяйственной деятельности и возможных технологических нарушений в процессе эксплуатации объектов;
обеспечении санитарного и эпидемического благополучия населения;
ресурсного потенциала, необходимого для устранения технологических нарушений в процессе содержания объектов;
состояния возмещения убытков и иной ущерб, причиненного субъектами хозяйствования вследствие нарушения законодательства;
проведение инвентаризации и паспортизации закрепленных за субъектами хозяйствования объектов;
предотвращение преждевременного износа объектов;
3) по организации работы с потребителями — оценка:
состояния заключения и выполнения договоров с потребителями соответствии с законодательством;
эффективности достижения субъектами хозяйствования показателей количества и качества предоставляемых потребителям услуг и их стоимости;
4) относительно экологической ситуации — оценка:
эффективности мероприятий по надежному обеспечению потребителей услугами, учитывающие уровень угрозы возникновения негативных экологических последствий для населения, окружающей природной среды от осуществления указанной хозяйственной деятельности соответственно требованиям законодательства;
эффективности мероприятий по предотвращению возникновения чрезвычайной экологической ситуации.
Критериями отнесения субъектов хозяйствования к группе субъектам с высокой степенью риска является осуществление ими деятельности по содержанию:
мест захоронения (кладбищ, колумбариев, крематориев);
полигонов и свалок для твердых бытовых отходов, крупногабаритных бытовых отходов, ремонтных бытовых отходов;
сливных станций для жидких бытовых отходов;
мусоросжигательных и мусороперерабатывающих заводов.
Критериями отнесения субъектов хозяйствования к группе субъектов со средней степенью риска является осуществление ими деятельности по содержанию:
мест неизвестных захоронений, зарегистрированных в установленном порядке;
мусороперегрузочных и мусоросортировочных станций (заводов).
К субъектам хозяйствования с незначительной степенью риска относятся другие субъекты хозяйствования, не отнесенные к субъектам хозяйствования с высокой и средней степенью риска.
Плановые мероприятия государственного надзора (контроля) за деятельностью субъектов хозяйствования в области захоронения и сфере вывоза бытовых отходов осуществляются:
с высокой степенью риска — не чаще двух раз в год;
со средней степенью риска — не чаще одного раза в год;
с незначительной степенью риска — не чаще одного раза в три
годы.
Постановление Кабинета Министров Украины от 7 октября 2009 года N 1048 «Об утверждении критериев, по которым оценивается степень риска от осуществления хозяйственной деятельности в сфере благоустройства населенных пунктов, области захоронения и сфере вывоза бытовых отходов и определяется периодичность осуществления плановых мероприятий государственного надзора (контроля)»
Полностью Приложение к Словарю отходов смотрите здесь:
Словарь отходов смотрите здесь:
https://konsulmir.com/prilozhenie-k-slovaryu-otxodov-korroziya-pod-napryazheniem-kriterii-po-kotorym-ocenivaetsya-stepen-riska/Книги, СловариПриложение к Словарю отходовПриложение к Словарю отходов Автор - составитель: Обухов Евгений Николаевич Коррозия под напряжением- Критерии, по которым оценивается степень риска от осуществления хозяйственной деятельности в, области захоронения и сфере вывоза бытовых отходов и определяется периодичность осуществления плановых мероприятий государственного надзора (контроля) Коррозия под напряжением - коррозия металлического материала при одновременном воздействии коррозионной среды и механических...konsulmir konsulmir@yandex.ruAdministratorОрганизации и консульства. Праздники, календари, выходные. Справочная информация. Анекдоты, юмор