2. Описание красоты, гармонии природы через «золотое сечение»
Красота и математика на первый взгляд два несовместимых понятия.
Разве можно сравнить красоту скульптуры, храма, картины, литературного произведения, да еще соединить с математикой?
Из многих пропорций, которыми пользуется человек при создании гармонических произведений, существует одна, единственная и неповторимая обладающая уникальными свойствами. Она отвечает такому делению целого на две части, при котором отношение большей части к меньшей равно отношению целого к большей части.
Эту пропорцию называют «золотой», «божественной», «золотым сечением», «золотым числом».
Ч ему же она равна? Рассмотрим простой пример: Разделим отрезок на две части
 а х
по определению «золотой пропорции»
получаем уравнение и решаем его:
а2 = ах + х2 или х2 + ах + а2 = 0
корни уравнения:
х1 =  ; х2 =  , Х1< 0 – не является решением.
 ; Подставляем значение х в пропорцию, получаем:
.
Почему это число называют «золотым» мы выяснили на примерах, а сейчас ряд чисел открытых Леонардо Фибоначчи. (12-13в.)
1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34 и т.д.
Каждое последующее слово является суммой двух предыдущих. Но самое интересное то, что отношение рядов стоящих чисел стремится к 1,62!
Эта пропорция знаменует собой как бы предел гармонии природы, она является господствующей во многих произведениях искусства, определяет закономерность развития многих организмов.
«Золотая пропорция» – понятие математическое, ее изучение – это, прежде всего задача науки. Но и она, является критерием гармонии и красоты, а это уже категории искусства.
Рассмотрим проявление золотой пропорции в некоторых областях:
Скульптура. Художники, поэты, скульпторы всегда восхищались красотой человеческого тела. Эталоном его красоты считается творения древнегреческих скульпторов. Великий скульптор Фидий, очень часто использовал золотое сечение в своих произведениях. Самая значительная из них была статуя Зевса Олимпийского, которая считается одной из чудес света. Статуя Апполона Бельведерского состоит из частей, делящихся в золотом отношении. Причем не только вся статуя, но и отдельные ее части. Например, пропорции головы.
Анатомия. Гармоничность телосложения создает впечатление о соразмерности всех его частей, которая числовыми отношениями, равными ≈ 1,62
а) деление тела (пупком) на две части.
б) высота лица
расстояние между дугами бровей и нижней части подбородка.
в) расстояние между нижней частью носа и нижней частью подбородка.
расстояние между углами губ и нижней частью подбородка.
г) отношение длин фаланг пальца. Учет этих отношений наблюдается в скульптурах, в картинах Леонардо да Винчи и других великих художников.
Медицина. «Золотое сечение» определяет не только гармоническое телосложение, но и гармоническую организацию сердечной деятельности, кровяное давление:  ≈1.62
При работе сердца возникает электрический ток, который можно зафиксировать прибором и получить кривую – электрокадиорамму.
T – длительность полного сердечного цикла, t с – длительность сжатия сердечной мышцы, tp – длительность расслабления сердечной мышцы. 
Мозговая деятельность человека в различных его состояниях определяется электрическими колебаниями определенных частот (электроэнцефалограмма). Граничные частоты равны числам ряда Фибоначчи.
В состав крови человека входят кровяные тела: эритроциты, лейкоциты, тромбоциты – эти три типа кровяных тел содержатся в пропорции 62:32:6, а отношение числа эритроцитов к двум остальным телам крови отвечает золотой пропорции.
Литературные произведения. «Золотое сечение» проявляется не только в применение к человеку, но и в его творениях, например в литературных произведениях.
Так в произведениях А.С. Пушкина «Пиковая дама» прослеживается гениальный момент. Рассмотрим главы:
Первая глава содержит 110 строк. Переломный момент всей главы начинается со слов «Сен- Жермен задумался . . .». Эта фраза на 68 строке.
Вторая глава содержит 219 строк. Кульминационный момент главы: «Однажды – это случилось два дня после вчера . . .» - 135 строка.
Третья глава повести описывает усилия Германа в дом старой графини, выведать у нее тайну трех карт. С помощью Лизы он попадает в дом, прячется в темном кабинете и ждет возвращения графини. « Он был спокоен; сердце у него билось ровно, как у человека, решившегося на что-то опасное, но необходимое».
Последняя фраза начинает новый отчет времени для Германа и графини. Эта фраза приходится на 131-ую строку третьей лавы, а всего в ней 212 строк. Разделив 212 на 131, мы получаем «золотую пропорцию».
Архитектура. Одно из красивейших произведений древнегреческой культуры – Парфенон в Афинах (5 век до н.э.), содержит в себе «золотые пропорции». Так отношение высоты здания к его длине равно 1,62 . Если провести деление высоты Парфенона по золотому сечению, то получатся те или иные выступы здания.
Нельзя не обратить внимание на здание Галицынской больницы в Москве (архитектор М.Ф. Казаков). Фасад здания «золотой прямоугольник».
Если от «золотого прямоугольника» отрезать квадрат со стороной равной меньшей стороне прямоугольника, то снова получится «золотой прямоугольник». При соединении вершин полученных квадратов получается кривая, называемая «золотой спиралью». Эту кривую можно отметить в создании природы (рога архаров, раковины улиток) паук плетет паутину, спиралью закручивается ураган, стадо северных оленей разбегается по спирали. Можно сказать, что «золотое сечение», «золотой прямоугольник», «золотая спираль» являются математическими символами идеального соотношения формы и роста.
Иоганн Вольфганг Гете считал их даже математическими символами жизни и духовно развития.
Живопись. Многие исследователь находили проявления золотой пропорции в произведениях великих художников.
На картине Сальвадора Дали «Тайное вечере» изображен Христос со своими учениками, сидящие на фоне огромного прозрачного додекаэдра, гранями которого являются правильные пятиугольники.
Если в правильном пятиугольнике провести диагонали, то получается «пентаграмма - пятиугольная звезда» - эмблема здоровья. И здесь присутствует золотое сечение. Пентаграмму никто не изображал, её только копировали с натуры. Вид пятиконечной звезды имеет пятилетстковые цветы плодовых деревьев и кустарников, морские звезды. Те и другие создание природы человек наблюдает уже тысячи лет.
Поэтому естественно предположить, что геометрический образ этих объектов – пентаграмма - стало известна значительно раньше, чем золотая пропорция.
Названые факты можно объяснить существующей гармонией, которую человек пытается описать математически. Часто в этом помогает золотое сечение.
И тому подтверждение алмаз в форме декаэдра, которому дали имя великого русского математика Н.И. Лобачевского.
На протяжении многих веков человек в своем творении учился у природы. Постигал ее законы гармонии и красоты.
Созданная или окружающая среда – это мир чуждый естественной природе человека. Очевидно, в этом следует искать причину внутренней дисгармонии человека, его духовной жизни, которая проявляется от создания примитивных художественных форм до вандализма и насилия.
И тогда человек придет на новый уровень гармонии, к новому витку эволюционной спирали развития
При сборе материала для творческой исследовательской работы мы узнали много нового и научились применять приобретенные геометрические знания для описания и анализа закономерностей, существующих в окружающем мире. Еще мы получили возможность ознакомиться с научно-популярной литературой по проблеме взаимосвязи симметрии и искусства, литературы и архитектуры, и провели поиск информации, необходимой для подтверждения или опровержения фактов. Также у нас создалось представление о симметрии как части науки математики, возникшей из потребностей человеческой практики и развивающейся из них, а также собственных внутренних закономерностей. Исследования, проведенные нами, показали, что симметрия и «золотое сечение», обнаруживаемые и в жизни, и в искусстве, и в архитектуре, и в природе являются одними из принципов гармоничного построения мира. «Сфера влияния» симметрии и «золотого сечения» поистине безгранична. Всюду они определяют гармонию природы, мудрость науки и красоту искусства.
Литература
1. Кеплер И. О шестиугольных снежинках. – М., 1982.
2. Ковалев Ф.В. Золотое сечение в живописи. – К.: Высшая школа, 1989.
3. Компанеец А.С. Симметрия в микро- и макро мире.- М.: Наука, 1978.
4. Руденко В. Н. Геометрия 7-9 классы - М.: Просвещение, 1994.
5. Скопец З.А. Геометрические миниатюры.- М.: «Просвещение», 1990.
6. Урманцев Ю.А. Симметрия в природе и природа симметрии. М.: Мысль, 1974.
ЗНАЧЕНИЕ ИЗУЧЕНИЯ АНГЛИЙСКОГО ЯЗЫКА ДЛЯ ЛАБОРАНТА-ЭКОЛОГА
Дремина А.
ГАПОУ «Оренбургский государственный колледж»
Руководитель Гумирова Р.Х
Актуальность изучения английского языка в настоящее время
Цель: Изучить востребованность английского языка, его распространение и актуальность изучения в настоящее время.
За счет глобального влияния английского через кинематограф, музыку, теле- и радиопередачи, науку и интернет, за последние десятилетия, английский стал самым изучаемым и востребованным языком мира.
На первый план сейчас выходит не просто знание английского языка, а его понимание и способность использовать навыки, приобретенные в процессе изучения в повседневной жизни.
Важность знания иностранного языка (чаще всего английского) сложно переоценить. Практически невозможно представить себе жизнь современного человека, не знающего иностранный язык, ведь большинство современных средств коммуникации и общения ориентированы на людей в той или иной мере, владеющих языком.
Студенты, владеющие английским языком на высоком уровне, при построении своей карьеры в будущем, с большей вероятностью смогут привлечь иностранный капитал в свои компании, заручиться поддержкой инвесторов и вести более активную деятельность со своими иностранными партнерами.
Исследование №1.
В ходе первого исследования были опрошены студенты ГАПОУ «ОГК».
Результаты показали, что 90% опрошенных могут написать своё имя на английском языке, 71% изучали или учат английский язык и лишь 10% читают литературу на английском языке. Большинство (72,5%) опрошенных оценили свой уровень знания английского языка как «Базовый», 20,5% как «Разговорный», 4% как «Продвинутый» и 4% как «Профессиональный».
Считается, что тем, кто в совершенстве владеет английским, с легкостью даются все европейские языки. После того, как Вы выучили английский, можете смело браться за немецкий язык, который покажется немного сложнее из-за наличия в нем таких грамматических элементов как падежи, сложные артикли и более запутанные, чем в английском, синтаксические конструкции. Далее по сложности следует французский язык, однако его знание также требуется при трудоустройстве в крупные международные корпорации. Знанием этих трех языков в наше время никого не удивишь, и если Вы планируете свой карьерный рост, пригодится итальянский язык, выучив который, Вы сможете буквально за пару месяцев освоить испанский.
Исследование №2
Практически все респонденты (98%) считают, что в будущем английский язык будет ещё популярнее. В тоже время, отметили в анкетах, что наряду с английским изучали бы французский (53%;), испанский (27%), немецкий (9%) и иные (11%) языки. А на вопрос о пользе иностранного языка в будущем опрошенные дали достаточно конкретные ответы. Знание иностранного языка нужно, чтобы:
Добиться лучшего рабочего места и сделать карьеру (90%)
Чтобы соответствовать статусу образованного человека (83%)
Читать произведения знаменитых иностранных авторов в оригинале, а также смотреть известные иностранные фильмы без перевода (15%)
Путешествуя по другим странам, чувствовать себя комфортно, иметь возможность понимать иностранцев и запросить необходимую информацию (87%)
Общаться с друзьями из других стран (65%)
Понять при надобности название и инструкцию какой- либо продукции на иностранном языке (33%)
Для более быстрой адаптации, если будешь жить или учиться в другой стране (7%)
В ходе исследования :
Проанализированы: причины и последствия популярности английского языка; прогнозы о значении английского языка в будущем;
Узнали, что знание языка среди работников многих престижных профессий является жизненно необходимым;
Убедились, что людям свойственна потребность во всеобщем языке, которым на сегодняшний день является английский.
Выявили и проанализировали причины большей популярности английского языка в современном мире в сравнении с другими иностранными языками
Мы считаем, что знать английский для специалиста становится такой же «первой необходимостью», как и умение работать на компьютере. Без этого знания дальнейшее повышение квалификации, стажировки, командировки и прочие слагаемые карьеры часто становятся недостижимыми. Итак, мы еще раз определили, что наиболее популярными на сегодняшний день языками остаются так называемые мировые - т.е. те, на которых общаются люди при сотрудничестве на международном уровне.
. Теперь мы думаем, что в актуальности английского сомневаться не приходится — считается, что его обязан знать любой образованный современный человек.
Практические выводы:
динамика изучения иностранных языков за последние 11 лет в нашем колледже показала увеличение числа обучающихся английскому языку на 23,3%, сокращение числа обучающихся немецкому языку на 12,7% и на сегодняшний день составляет всего 0,3%, французский же язык вообще не преподается.
рейтинг популярности английского языка среди опрошенных очень высок (97%)
-
в рейтинге востребованности иностранных языков в России английский язык занимает первое место.
Итак, гипотеза подтвердилась: популярность английского языка в условиях современной жизни действительно огромна в связи с возможностью получения качественного образования, высокооплачиваемой и престижной работы и «нужностью» в других сферах жизни, другие же языки на данный момент не так «популярны» как английский.
КОСМИЧЕСКИЙ МУСОР
Кальшев Е.
ФГБОУ ВО ОГАУ факультет СПО
рководитель Лушкина А.В.
Проблема загрязнения окружающей среды сегодня стоит очень остро, поскольку люди перестали беречь то, что является их домом – Землю. Более того человечество умудрилось засорить не только планету, но и все околоземное пространство.
Всего за полстолетия ближние и дальние окрестности нашей планеты превратились в помойку. По сравнению с земными свалками количество мусора очень мало, однако и это количество представляет серьезную угрозу.
Что такое космический мусор? Это вышедшие из строя спутники, ступени и разгонные блоки ракет-носителей, сброшенные баки топлива, пружины, болты, гайки и другие мелочи. Все это бороздит космические просторы со скоростью около 28 тысяч км/ч.
Данные Управления ООН по вопросам космического пространства гласят, что «вокруг Земли вращается около 300 тысяч обломков мусора». США, Россия и Китай – бесспорные лидеры загрязнения космического пространства.
К сожалению, пока не придумали эффективных способов борьбы с мусором на орбите. И как бороться с данным загрязнением?
Цель проекта: изучить литературу по данной теме, обобщить опыт ученых по данной проблеме и рассмотреть наиболее реальные способы очистки космоса от мусора.
Задачи:
1. Доказать, что космический мусор – угроза безопасности космических полетов.
2. Рассмотреть способы по уменьшению загрязненности и защите от космического мусора.
3. Рассмотреть преимущества и недостатки проектов готовых вступить в борьбу за чистоту околоземных орбит.
Космический мусор
Проблемы людей с мусором не заканчиваются на Земле – они следуют за нами в космос. Тысячи тонн брошенных спутников, отработанных ракетных частей и блуждающих фрагментов мусора теперь кружат вокруг нашей планеты на невероятных скоростях, и объем космического мусора растет с каждым годом.
Космический мусор – это неработающие спутники, их обломки и части отработавших своё космических ракет. Если говорить совсем по-взрослому – это созданные человеком объекты, которые находятся в космосе, но не работают и не приносят пользы.
С начала космической эры состоялось более 4900 запусков – более 6600 спутников припарковались на орбите. Из них 3600 остаются в космосе, из которых только 1000 функционирует нормально. Несомненно, мы вывели на орбиту довольно много мусора – и он вышел из-под нашего контроля. Примерно 65% орбитального мусора, входящего в каталог, произошло из-за столкновений на орбите.
Общее количество космического мусора сейчас составляет:
30 000 обломков больше 10 сантиметров в поперечнике;
670 000 обломков больше 1 сантиметра;
170 миллионов обломков больше 1 миллиметра.
Среди этих объектов отработанные верхние ступени ракет, списанные или сломанные спутники, пусковые адаптеры, крышки от объективов и даже тонкие медные провода – все, что сопровождает запуск ракеты. Объекты отслеживаются US Space Surveillance Network, которая составляет каталог космического мусора от 5 до 10 сантиметров на низкой околоземной орбите и до 1 метра на геостационарной орбите.
Опасность, которую представляют эти объекты для астронавтов, спутников и космических станций, далеко не шуточная. Как было прекрасно показано в «Гравитации», Первый закон движения Ньютона ведет себя как редкостный чудак на орбите. Весь этот мусор вращается вокруг Земли с огромной скоростью, и нет никакой атмосферы, об которую он мог замедлиться или сточиться.
10-сантиметровый кусок космического мусора может полностью разбить спутник, а сантиметровый кусочек полностью выведет из строя космический аппарат и пробьет щиты Международной космической станции. Даже миллиметровый объект может вывести из строя деликатные подсистемы.
И столкновения происходят. Первое непреднамеренное столкновение двух спутников произошло 10 февраля 2009 года в 776 километрах над Сибирью. Частный американский спутник связи Iridium 33 и российский военный спутник «Космос-2251» столкнулись со скоростью 11,7 км/с. Оба спутника были полностью разрушены и произвели более 2200 отслеживаемых фрагментов. Для сравнения: пассажирский авиалайнер летит в 80 раз медленнее.
Как образуется космический мусор? Какой бывает космический мусор?
Каждый искусственный спутник имеет своё «время жизни». Пока космический аппарат выполняет какую-нибудь работу, его называют «живым». Например, спутник может следить за облаками и изменениями температуры на земле (метеоспутники), передавать радиосигналы из одной точки Земли в другую (спутник связи) или подглядывать за чужими войсками (спутник-шпион). Но проходит время, и у спутника постепенно начинает пропадать питание: садится аккумулятор или портятся солнечные батареи. Тогда на спутнике начинают потихоньку отключаться приборы. Сначала те, которым требуется много энергии, потом другие, которым требуется меньше электричества. В конце концов, космический аппарат перестаёт передавать информацию на Землю. Это значит, что спутник выработал свой ресурс, и использовать его уже не получится. При этом космический аппарат так и продолжает летать по своей орбите вокруг Земли, но пользы не приносит, поэтому его называют космическим мусором.
Другой тип космического мусора – это верхние ступени космических ракет и разгонные блоки, выводящие космические аппараты на орбиту. Когда в космос запускают пилотируемые корабли или спутники, то они вылетают в космос не сами по себе, а с помощью специальных ракет. Космический аппарат находится при этом в специальном разгонном блоке. Когда разгонный блок долетает до того места, где надо оставить спутник, то в нём открывается люк и с помощью пружины спутник выталкивается в космос и отправляется в «свободное плавание». Часто бывает так, что после этого разгонные блоки лишь немного уходят с орбиты спутника, остаются в космосе и тоже становятся космическим мусором.
Самый большой вклад в количество мусора на околоземной орбите вносят не отработавшие своё спутники или ракеты, а мелкие (меньше сантиметра) кусочки обшивки космических кораблей, остатки взорвавшихся разгонных блоков - словом, разная мелочь. По последним оценкам количество таких «песчинок» может достигать сотен тысяч. В прошлом году из-за недооценки рисков вышедший на орбиту американский спутник связи столкнулся со старым, уже неработающим российским военным спутником. Столкновение произошло на очень большой скорости, поэтому оба спутника разлетелись на мелкие кусочки, что добавило мелкого космического мусора. Именно от обломков этих спутников и пришлось прятаться космонавтам.
Космический сор, к сожалению, не комнатная пыль, которая спокойно лежит по углам неубранной комнаты. В отличие от покоящегося земного мусора, старые спутники и их куски мчатся около Земли с огромными скоростями - десятки километров в секунду. Умей вы двигаться с такой скоростью, могли бы спать по утрам подольше, ведь дорога от дома в школу (или на работу) никогда бы не занимала и секунды. Но то, что для нас приятные мечты, для космонавта – опасная реальность. Если маленький кусочек мусора врежется в какой-нибудь полезный спутник или космическую станцию, то он разрушит её или нанесёт значительные повреждения. С «песчинками» ещё можно справиться. Для этого на поверхности МКС находятся специальные экраны, в которые врезается космическая пыль. Столкновения столь сильны, что от удара маленький кусочек мусора просто испаряется вместе с частью защитного экрана. Однако от обломков размером в несколько сантиметров уже ничто не спасёт, поэтому космонавтам приходится надевать скафандр и готовиться к эвакуации на Землю. Иногда вместо подготовки к эвакуации космонавты могут немного изменить орбиту МКС и «уступить дорогу» опасному обломку.
Некоторые части космических аппаратов падают в течение нескольких дней после запуска, но большинство – спустя более длительное время. За шестьдесят лет после запуска «Спутника», который стал первым спутником Земли в 1957 году, люди запустили более 7500 спутников на орбиту.
Те, которые находятся на низкой околоземной орбите — в пределах 500 километров — проходят через очень тонкий слой атмосферы, который действует как постепенный тормоз на траекторию спутника. При отсутствии вмешательства людей эти спутники медленно движутся к Земле по спирали в течение 10-20 лет, в зависимости от точной орбиты и формы.
Космический телескоп Хаббл находится на низкой околоземной орбите в течение 24 лет и продержался столько только благодаря тому, что астронавты возвращали его на более высокую орбиту при каждом визите для обслуживания.
Более тысячи активных спутников находятся на земной орбите прямо сейчас. Чуть больше половины из них выведены на низкую околоземную орбиту. Почти все остальные находятся на геостационарной орбите, то есть обращаются вокруг Земли со скоростью ее вращения. Для телекоммуникационных компаний, обслуживающих страну, это важно, поскольку спутник все время находится над страной.
Геосинхронный 24-часовой период обращения требует очень высокой орбиты. Согласно 400-летнему закону тяготения Ньютона, орбитальная скорость зависит только от массы тела, вокруг которого находится орбита (в данном случае – Земли) и радиуса орбиты (радиус Земли плюс высота спутника над Землей). Вот почему Хаббл, довольно большие космические станции, небольшие ранние спутники и другие спутники на низкой околоземной орбите, облетают наш земной шар всего за 90 минут.
В фильме «Гравитация» также был использован некий вымышленный сценарий. Русские использовали ракету для уничтожения одного из своих спутников. В результате появилось массивное поле обломков, которое вращается вокруг Земли раз в 90 минут, а также вызывает цепную реакцию – синдром Кесслера – сталкивается с другими спутниками и наращивает массу. Такая космическая лавина. И, как показал фильм, лучше не стоять у нее на пути.
На самом деле, такая ситуация уже происходила, только в значительно меньших масштабах. В 2007 году, в рамках демонстрации силы, китайские военные сбили одну из нерабочих метеорологических станций, случайно выбросив тысячи обломков мусора на орбиту.
Шансы на то, что начнется синдром Кесслера, растут с каждым годом, по мере увеличения количества барахла на орбите.
Как же все-таки убрать весь этот мусор? Сможем ли мы когда-нибудь убрать массивное поле обломков вроде того, что показали в «Гравитации»? Ответ да, однако потребуется недюжинная изобретательность и много терпения.
Космический мусор или космический музей?
Некоторые учёные считают, что космический мусор – это уникальный музей космической техники. Только представьте себе, как было бы интересно пройтись по такому музею! Ведь там можно найти почти все аппараты, запущенные в космос за всё время, прошедшее от запуска первого советского спутника и до наших дней. Метеоспутники, когда-то помогавшие предсказывать погоду, замолчавшие навсегда ретрансляторы с большими тарелками-антеннами, уснувшие вечным сном спутники-шпионы, всё ещё внимательно следящие объективами за поверхностью Земли… Это не просто куски металла, а кропотливый труд сотен талантливых людей, гениальных конструкторов, инженеров, проектировщиков. Это воплощение в жизнь изобретений и открытий физиков и химиков, стараний материаловедов, расчётов математиков. Это история взлётов и падений (порой в буквальном смысле), неудач и прорывных идей, история больших ожиданий и сбывшихся надежд. Пожалуй, это был бы музей, которым всё человечество и, в первую очередь, Россия, могло бы гордиться.
Прежде чем мы займемся непосредственной очисткой, стоит поговорить о профилактике и ликвидации последствий. К примеру, мы можем начать делать спутники и космические станции более прочными. Усилить защиту от ударов (как космического мусора, так и метеорных тел). Спутники также должны быть более маневренными.
При этом мы должны сделать все возможное, чтобы предотвратить появление космического мусора. Во избежание столкновений, например, орбиты всех обломков мусора и возможных целей должны быть известны заранее. К счастью, эта информация предоставляется каталогом U.S. Strategic Command (USSSTRATCOM). Офис Европейского космического агентства, ответственный за космический мусор, предоставляет прогнозы событий и оценку риска столкновений в качестве сервиса для миссий ESA и третьих лиц.
Итак, пришло время очистить орбиту Земли от космического мусора. Ученые и инженеры предлагали массу разнообразных стратегий по активной уборке космического мусора, хорошие и не очень. Рассмотрим список наилучших кандидатов.
1) Старые добрые невод и гарпун
Более известная как ElectroDynamic Debris Eliminator (EDDE), эта идея заключается в том, чтобы отправить в космос спутник, вооруженный сетью и гарпуном. И действительно, захватывать спутники и другие объекты, сбившиеся с пути, можно обычной сетью. Этот план недорого стоит, удобен и может выехать с любой миссией на низкую околоземную орбиту.
Такие спутники могли бы маневрировать по всей НОО и убирать буквально любую цель. Более того, их можно было бы использовать многократно, а значит, и убирать больше целей. Разработчики полагают, что EDDE мог бы убирать 136 объектов в три года — а 12 EDDE могли бы убрать 2465 объектов на НОО весом более 2 килограммов за семь лет.
Однако сработает такой план только с крупными объектами.
2) Космические воздушные шары
Зачем использовать сети, если есть воздушные шары? Эта идея называется Gossamer Orbit Lowering Device, или GOLD System, и были предложена Кристин Гейтс. Концепция использует очень большой и тонкий воздушный шар, который будет оборачивать объект и увеличивать его аэродинамическое сопротивление в несколько сотен раз, тем самым приводя к его падению в атмосферу Земли. GOLD System могла бы ускорить процесс естественного схода с орбиты у некоторых объектов с нескольких столетий до нескольких месяцев. Надувная система проста и эффективна, по крайней мере, на бумаге.
3) Реактивный буксир
Для более крупных объектов можно было бы использовать отдельных суицидальных роботов, которые будут двигать спутники к повторному входу в атмосферу. Проект CleanSpaceOne от EPFL, например, включает спутниковый куб, который будет преследовать, захватывать и уничтожать космический мусор. Правда, стоимость будет непомерно высока – порядка 200 миллионов долларов для каждой миссии.
4) Солнечный парус
Surrey Space Centre работает над HybridSail – системой, объединяющей большой развертываемый отражающий парус с тросами для буксировки объектов с орбиты. Система будет сводить объекты с орбиты за счет аэродинамического сопротивления и обмена импульсом с заряженными тросами и ионосферной плазмой.
В этой схеме небольшой спутниковый куб должен состыковаться с куском космического мусора. Затем, используя магнитную систему ориентации, он бы стабилизировал крен, тангаж и рыскание объекта. Затем развернул бы тросы и парус 5 на 5 метров, положив начало фазе схода с орбиты.
5) Перезагрузка низкой орбиты с вольфрамовой пылью
Мы могли бы выпустить облако вольфрамовой пыли на орбиту для создания атмосферного сопротивления на орбитальных высотах. С уменьшением скорости целостность орбит тысяч обломков космического мусора была бы нарушена. Небольшие кусочки мусора постепенно сходили бы со своих орбит в течение нескольких десятилетий (решение не мгновенное).
Чтобы это сделать, нужно выпустить облако вольфрамовой пыли – крошечные частицы не более 30 мкм в поперечнике – на высоте порядка 1000 километров, создав относительно толстый слой мелких частиц материи, которые будут полностью окутывать планету. Вольфрам, который почти в два раза плотнее свинца, прибавит существенный вес любому объекту, за который зацепится.
Идея прекрасная – идеально подойдет для синдрома Кесслера – но в случае с крупными объектами работать не будет.
Более того, она может иметь потенциально катастрофические последствия на другие орбитальные объекты вроде функционирующих спутников. Также она может повредить чувствительное оборудование вроде солнечных панелей. Следовательно, ее можно рассматривать только как модель «перезагрузки» — полное очищение земной орбиты.
6) Стена замерзшей воды в космосе
Этот вариант немножко странный: Ballistic Orbital Removal System. По мнению Джеймса Холлопетера из GIT Satellite, в космос можно отправить ракеты, заполненные водой. После того как они выгрузят свой груз на орбите, появится поле кристаллизовавшейся воды, в которое будет попадать орбитальный мусор, замедляться и сходить с орбиты. Звучит странно – но идея похожа на вариант с вольфрамовой пылью. Вода у нас водится в огромном изобилии, тогда как роботизированные спутники сложные, хрупкие и дорогие.
7) Перенаправление с помощью лазера
А вот работка наземным лазерам. Laser Orbital Debris Removal, или LODR, будет использовать мощные импульсные лазеры, которые будут стрелять с поверхности и создавать плазменные джеты на космическом мусоре. Это приведет к тому, что мусор будет замедляться и повторно входить в атмосферу, падая в океан. Технологии у нас уже есть, причем лет 15 уже, только вот по плану на один объект будет уходить до миллиона долларов.
Другая похожая идея – спутник, который может выстреливать электрически заряженные атомы или ионы, постепенно замедляя и стаскивая объект на Землю.
8) Самосвал мусора на геостационарном кладбище
Вместо того чтобы захватывать объекты когтями, гарпунами и сетями, мы могли бы перемещать крупные объекты, не прикасаясь к ним. Кроме того, нам не обязательно сталкивать их в атмосферу – мы могли бы выводить их на геосинхронную орбиту.
Для этого спутники-уборщики должны быть оснащены электростатическим управлением и двигателями малой тяги, чтобы избегать каких-либо контактов. Как вариант приводится система GliDeR, которая будет использовать активные выбросы заряда и прямые потоки заряженных частиц в отношении мусора.
9) Телескоп с лазером
Международная группа ученых предлагает прикрепить гигантский лазер к космическому телескопу и взрывать с его помощью мусор на орбите.
«Возможно, мы, наконец, нашли способ убрать головную боль быстро растущего объема космического мусора, опасного для космической деятельности, – говорит Тошиказу Ебисузаки из Калифорнийского университета в Ирвайне. – Мы считаем, что эта отдельная система может устранить большую часть сантиметрового мусора уже за пять лет эксплуатации».
Для устранения орбитального минного поля, в рамках предложения Acta Astronautica, за основу будет взят Extreme Universe Space Observatory (EUSO), новый японский космический телескоп, который присоединится к МКС в 2017 году. EUSO не был предназначен для утилизации мусора – по факту, его основная задача – регистрировать ультрафиолетовое излучение высокоэнергетических космических лучей, которые входят в атмосферу Земли в ночное время. Но мощная оптика телескопа и широкое поля зрения делают его идеальным инструментом для определения небольших скоростных обломков мусора, которые носятся вокруг МКС.
В сочетании с высокоэнергетическим лазером, EUSO становится отличным стрелком. Ебисузаки и его коллеги предлагают оснастить телескоп CAN лазерной системой, которая была спроектирована для нового поколения ускорителей частиц. Лазеры CAN используют массив из тысяч оптоволокон, которые действуют сообща и производят мощный плазменный импульс. Ебисузаки считает, что такой импульс способен замедлять кусок мусора, пока тот не упадет на орбиту и не сгорит в атмосфере Земли.
С глазами EUSO и силой CAN, Ебисузаки говорит, что мы сможем останавливать опасные частицы в полете и сталкивать их в атмосферу Земли. Ученые сейчас занимаются проведением небольшого эксперимента на МКС, используя 20-сантиметровую версию EUSO и мини-лазер CAN с 100 оптических волокон.
«Если все пойдет хорошо, – говорит Ебисузаки, – мы планируем установить полномасштабную версию на МКС, включив трехметровый телескоп и лазер с 10 000 волокон, которые будут способны сбивать мусор с орбиты на расстоянии до 100 километров. Заглядывая дальше в будущее, мы могли бы создать отдельную миссию и вывести ее на полярную орбиту на высоте 800 километров, где сосредоточено больше всего мусора».
Глядя на такие усилия по очистке замусоренного нами же космоса, можно понадеяться, что небо в ближайшее время станет гораздо чище. А после этого направим определенные усилия на уборку мусора на Земле.
Литература
1. Гаврилов В. Космический мусор, обломки недавнего прошлого [Текст] / В. Гаврилов // Популярная механика. — М., июль 2006. – С. 3-7.
2. Дмитриев А.Н., Шитов А. В. Пульс будущего [Текст] / А. Н. Шитов. — Новосибирск: Манускрипт, 2003. — 140 с.
3. Маринин Д.В., Космический мусор — угроза безопасности космических полетов [Текст]: [доклад] / Маринин Д. В. — Аэрокосмический лицей на базе Национального аэрокосмического университета им. Н.Е.Жуковского «ХАИ». – Хабаровск, 2006. – С. 1-4.
4. Фрадкин В., Космический мусор — поддаётся ли решению эта проблема? [Текст] / В. Фрадкин // Наука и техника: Наука и космос. – М., май 2006. – С. 12-14.
5. Космос и мы [Текст] // Юный эрудит. — М.: Эгмонт, №11 (75), ноябрь 2008. – С 10-12.
|
