20. yüzyılın ortalarında pratik olarak başlayan uzay araştırmaları süreci, genellikle bilimsel ve teknolojik bilginin gelişmesinde yeni bir aşama olarak olumlu yönden sunulur. Bununla birlikte, ilk uydunun piyasaya sürülmesinden sonra, Dünya'ya yakın yörüngelerin tıkanmasıyla bağlantılı olarak tamamen farklı bir olumsuz süreç paralel olarak başladı. Uzaydaki insan yapımı enkaz hem uzay aracı hem de Dünya için bir dizi tehdit oluşturuyor.
Uzay enkazının kaynakları
Bu durumda çöp, çok çeşitli olan, ancak doğrudan insan faaliyeti ile ilişkili, insan yapımı bir doğanın türevlerini ifade eder. Örneğin, doğal olarak oluşan meteoroidler, düşük Dünya yörüngesinde uzun süre kalması nedeniyle tehdit oluşturan insan yapımı atıkların aksine bir tehdit oluşturmaz.
Peki, uzaydaki tehlikeli enkaz nereden geliyor? çoğu öyleuydu fırlatmaları ve diğer araçların yörüngeye fırlatılması sırasında üretilir. Bu tür süreçlerde, beraberinde teknik objeler ve sarf malzemeleri bırakan insanlı veya otomatik gemiler zorunlu olarak dahil olmaktadır. Bu tür kirliliğin en tehlikeli kaynağı, yörüngedeki uyduların ve gemilerin yok edilmesi ve bunun sonucunda yönetilmeyen ekipman ve uçakların yapısal parçalarının uzayda kalmasıdır. Kendi başlarına, ekipmanın çökmesinden sonraki veya planlanan atık salınımı sürecindeki parçalar tek bir sayıda ciddi bir tehdit oluşturmaz. Bununla birlikte, uzun süreli birikimle, genellikle yüksek radyoaktif potansiyele sahip büyük nesneler oluşur ve bu da onları yok etmeyi zorlaştırır.
Tehlikeli enkaz oluşum süreçlerinde önemli bir rol, agresif bir ortamda uzay nesnelerinden enkazın "yaş" bozulmasının etkisiyle oynanır. Aynı enkaz birikimleri, kozmik toz, radyasyon, aşırı sıcaklıklar, oksijen oksidasyonu vb. etkenlerden olumsuz etkilenir. Bu nedenle, yalnızca çarpışma tehdidi oluşturan fiziksel unsurlarla değil, riski artıran kontrolsüz ve patlayıcı maddelerle de uğraşmak gerekir.
Uzay enkazını izleme
Uzay enkazının varlığıyla ilgili mevcut tehlikeler de Dünya'ya yakın yörüngelerde sürekli araştırma yapılmasını gerektiriyor. Özel cihazlar, insan yapımı atıkları boyut, kütle, şekil, hız gibi çeşitli özelliklere göre tarar.yörünge, kompozisyon vb. Dünya'dan uzaklığa bağlı olarak belirli ekipmanlar kullanılır. Örneğin, LEO sisteminin alçak Dünya yörüngesi geleneksel olarak 100 ila 2000 km arasındaki bir mesafeyi kapsar. Radyo mühendisliği, radar, optik, optoelektronik, lazer ve uzay enkazını gözlemlemek için diğer cihazlar bu spektrumda çalışır. Aynı zamanda bu cihazlar üzerinden alınan bilgileri analiz etmek için özel algoritmalar geliştirilmektedir. Bir dizi parçalanmış veriyi birleştirmek için, belirli bir gözlem alanında neler olup bittiğinin nispeten eksiksiz bir resmini veren karmaşık matematiksel hesaplama modelleri kullanılır.
İleri teknoloji izleme yöntemlerinin kullanılmasına rağmen, birkaç milimetre kadar küçük parçacıkların izlenmesinde hala sorunlar var. Bu tür parçalar, yerleşik sensörler tarafından yalnızca kısmen incelenebilir, ancak bu, örneğin nesnenin kimyasal bileşimi hakkında kapsamlı bilgi elde etmek için yeterli değildir. Bu tür parçacıkları izlemek için yönergelerden biri, pasif ölçüm olarak adlandırılandır. Bir zamanlar, bu prensibe göre, Dünya'ya dönen Mir uzay istasyonunun bileşenleri incelendi. Bu teknolojinin özü, incelenen parçacıkların açık alanda aparatın yüzeyindeki etkilerini kaydetmektir. Laboratuvarlarda, uzay enkazı hakkında ek bilgi edinmeyi mümkün kılan çeşitli hasar türleri analiz edildi. Bugün, kozmonot ekipleri, çalışan uzay aracının yüzeylerini inceleyerek doğrudan yörüngede bu araştırma yolu üzerinde çalışıyor.
Dünyaya yakın uzayda enkaz dağılımı
Uzayın izlenmesi, yörüngelerde farklı türden enkazların eşit olmayan bir şekilde dağıldığını gösterir. En büyük kümeler, düşük yörünge bölgesinde gözlenir - özellikle yüksek yörüngelerle karşılaştırıldığında, yoğunluktaki fark bin kat olabilir. Aynı zamanda, kümelerin yoğunluğu ile parçacık boyutları arasında bir ilişki vardır. Orta büyüklükteki enkazın uzamsal yoğunluğu genellikle yüksek yörüngelerde, kaba taneli elementlere kıyasla daha küçük bir oranda düşük yörüngelere göre daha düşüktür.
Dünya etrafındaki uzay enkazının dağılımının özellikleri, aralarında köken özellikleri de bulunan bir dizi faktörden etkilenir. Örneğin, istasyonun veya uyduların parçalarının tahrip edilmesi sonucu oluşan küçük parçalar kararsız hız vektörlerine sahiptir. Büyük molozlara gelince, yüksek dinamikleri nedeniyle 20.000 km'ye kadar yüksek irtifalara ulaşabilir ve aynı zamanda durağan halkada yayılabilir. 2000 km seviyesinde, özellikle 1000 ve 1500 km'de yoğunluk artış noktaları ile düzensiz bir dağılım söz konusudur. Bu arada, durağan yörünge en çok tıkanmış olanıdır ve bölgesinde enkazın sürüklenme eğilimi yüksektir.
Uzay enkazı geliştirme trendleri
Uzay bilimciler mevcut tehditlerden çok potansiyel hakkında endişeleniyorDünya yörüngelerinde enkaz. Şu anda, çalışmalar kirlilik oranında yılda % 4-5 oranında bir artış olduğunu gösteriyor. Ayrıca, uzay aracı fırlatmalarının rolü, farklı yörüngelerdeki yabancı cisim popülasyonunun büyümesi açısından henüz güvenilir bir şekilde değerlendirilmemiştir. Büyük nesneler tahmin için uygundur, ancak daha önce belirtildiği gibi, yakın uzayda bile küçük enkaz hakkında sınırlı bilgi, kütle enkazının özellikleri hakkında yüksek derecede nesnellikle konuşmamıza izin vermez. Buna rağmen, bilim adamları küçük enkaz hakkında iki açık sonuca varıyorlar:
- Yıkım sonucu oluşan küçük parçacıkların hacmi, çarpışma sayısının artmasıyla istikrarlı bir şekilde artar. Hem laboratuvar koşullarında hem de teorik çalışmalarda, yıkım nesnelerinden ayrılan öğelerin önemli bir bölümünü küçük parçaların oluşturduğu gösterilmiştir.
- Aynı çarpışma ürünleri şeklindeki çok küçük parçacıklar, dış kuvvetlerin olumsuz etkilerine karşı daha hassastır. Enkaz uzun süre agresif koşullarda kaldığında bozulmanın etkisi, bu tür birikimlerin geleceğine ilişkin güvenilir bir değerlendirme olasılığını az altır.
Açıkçası, uzayda enkaz bulma sorunları daha da kötüleşecek ve bu da uygun önlemlerin alınmasını gerektiriyor. Ancak uzayla ilgili projelerin tamamen durdurulmasıyla bile, mevcut kirlilik unsurlarının doğal parçacıklarla çarpışması sonucu Dünya yörüngesi tıkanmaya devam edecek. Atalet ile, bu süreç en az 100 tane daha devam edecek.yıllar.
Uzay kirliliğinin etki türleri
Uzay enkazının etkisinin en tehlikeli olumsuz sonuçları şunlardır:
- Dünyaya ekolojik zarar. Kendi içinde, Dünya'ya yakın yörüngede teknolojik enkazın varlığı, ekolojik arka planda bir değişiklik gerektirir ve çevrenin orijinal saflığını ihlal eder. Gökbilimcilere-gözlemcilere göre, Dünya'ya yakın uzayın şeffaflığını az altma süreci zaten ilerliyor, bu da radyo ekipmanının çalışmasına müdahalenin varlığını açıklıyor. Doğrudan Dünya için, jet motorlarının çalışmasını sağlayan yakıt malzemeleriyle bileşenlerin düşme tehlikesi not edilebilir.
- Dünya'ya düşen enkaz. Radyoaktif bir etki olmasa bile, insan yapımı atıkların yakın uzaydan düşmesi feci sonuçlara yol açabilir. Bugüne kadar, inen en büyük nesnelerin kütlesi 100 tondan fazla değildi, ancak bu gezegen için ciddi bir tehdit oluşturmadı. Öte yandan, Dünya'nın yörüngesinin engellenmesinin yoğunluğu arttıkça, bu senaryo giderek daha kasvetli hale gelecektir.
- Uzay çarpışması tehlikesi. Uçuş desteğinde kullanılan ekipman için uzay enkazının zararını hafife almayın. Büyük ve küçük parçacıkların aynı etkileri, cihazların çalışmasında önemli aksamalara yol açabilir ve büyük kazalar, pahalı ve iddialı projelerin uygulanmasına yönelik beklentileri tehlikeye atabilir.
Çarpma hasarı değerlendirme sistemleriçöp
Her şeyden önce, uzay aracının yüzeyindeki etkileri analiz etmek için zaten yerleşik olan uygulama, kozmonotların kendileri tarafından dış inceleme ile uygulanır. Yukarıda belirtildiği gibi, bu tür çalışmaların sonuçları, çöpün özelliklerini belirlemek için daha fazla kullanılabilir. Ancak en doğru analitik bilgi, yalnızca hedef malzemelerin yapay olarak etkilendiği laboratuvar testleri ile sağlanır. Uzayda enkazla bir ekipmanın çarpışmasının taklidi, ultra yüksek hızlı darbelerle gerçekleştirilir. Ayrıca, bilgisayar ve dijital modelleme yoluyla, elde edilen veriler, hasarın özelliklerinin ve hedef nesne üzerindeki etkinin mekaniğinin bir analizi ile işlenir. Ana göstergeler arasında güç, işlevselliğin korunması, bireysel bileşenlerin hayatta kalması, parçalanma derecesi vb. Gibi özellikler bulunur.
Uzay enkazının tehdit düzeyini belirleme
Yörünge istasyonlarının ve uzay komplekslerinin tasarım aşamalarında bile, çeşitli enkaz türleri ile çarpışma olasılığı dikkate alınır. Optimum tasarım güvenilirliğini hesaplamak için cihazın kullanılacağı belirli ortam hakkındaki veriler kullanılır. Aynı zamanda, tehditleri değerlendirmek için deneysel ve analitik yöntemlerin yanlışlığı hala önemli bir sorundur. Uzaydaki enkaz sadece belirli bir dereceye kadar incelenebilir, bu da tasarımcıların araçları yüksek hızlı çarpışmalar için uygun şekilde hazırlamasını zorlaştırır. İçinYaklaşık bir tehdit değerlendirmesi için, uzay aracının yolunda potansiyel olarak karşılaşılabilecek genel uzay enkazı akışları kavramı kullanılır. Akı yoğunluğu, hız, hücum açıları ve beklenen etkilerin sayısı hakkında daha fazla veri görüntülenir.
Uzaydaki enkazdan kaynaklanan tehditleri az altmanın yolları
Uzay enkazının tahmini ile nispeten düşük düzeyde izlenmesi ve karakterizasyonu, sorunun yalnızca bir parçasıdır. Mevcut aşamada, uzmanlar, insan yapımı atıkların uzaydaki olumsuz etkisinin risklerini az altmakla ilgili bir dizi sorunla karşı karşıyadır. Bugün, bu sorunu çözmek için iki yön düşünülmektedir. Birincisi, bu, uçuşlarda genel bir azalmanın yanı sıra, farklı seviyelerde yörüngelerin tıkanmasına yol açan teknolojik süreçlerin en aza indirilmesidir. İkinci olarak, potansiyel olarak uzay enkazı haline gelebilecek parçaların az altılması ile araçların yapısal optimizasyonundan bahsedebiliriz. Günümüzde uzay kontrol sistemlerinde özel ilgi, radyoaktif maddelerle kontaminasyona ayrılmıştır. Bu, temelde yeni yakıt kaynaklarına geçişe kadar motor egzoz ürünlerinin en aza indirilmesiyle ilgilidir.
Yakın uzayda enkazla mücadele için beklentiler
Küresel düzeyde uzay faaliyetlerinin düzenlenmesine yönelik aktif çalışma, gelecekteki durumun gelişimini değerlendirmede iyimserlik için zemin sağlar. Yörünge ortamlarının temizliğine karşı dikkatli tutum, katkıda bulunan en büyük devletlerin stratejik programlarının kavramlarına dahildir.uzayda enkazla mücadeleye en büyük katkı. Küçük ve büyük parçacıkların çokgen yörüngelere temizlenmesi ve uzaklaştırılması, uzayın insan kaynaklı kirlilikten arındırılmasındaki kilit alanlardan biridir, ancak henüz bu konsepti uygulamak için etkili yöntemler yoktur. Bu, teknolojik olarak zor bir iştir, bu nedenle şu anda ana vurgu, uzaydaki insan faaliyetlerini optimize etmenin yolları üzerindedir.
Sonuç
Uzay enkazı sorunlarını çözmenin radikal yollarından biri, Dünya'ya yakın çevreyi temizlemenin yeni ve daha uygun maliyetli yolları ortaya çıkana kadar yörünge istasyonlarını ve uyduları fırlatmayı tamamen durdurmaktır. Ancak bu yön aynı zamanda bir dizi ekonomik ve teknolojik nedenden dolayı ütopiktir. Bununla birlikte, durumu daha iyi hale getirmek için ön koşullar vardır. Birkaç on yıl geriye baksanız bile, kişinin bu soruna karşı tutumundaki temel değişiklikleri fark edebilirsiniz. Dolayısıyla, Mir uzay istasyonunun çalışması sırasında olağan uygulama, mürettebatın atık ürünlerinin doğrudan serbest bırakılmasıysa, bugün bunu hayal etmek imkansız. Uzayda olma süreçlerini düzenlemek için giderek daha katı kurallar getiriliyor. Bu aynı zamanda, uzay faaliyetlerine katılan ülkelerin, Dünya'ya yakın çevredeki ekolojik durum üzerindeki olumsuz etkiyi az altma ilkelerine bağlı kalmak zorunda oldukları uluslararası sözleşmelerle de kanıtlanmaktadır.
