Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное Агентство по образованию
ГОУ ВПО Марийский Государственный Технический Университет
Кафедра УППиЛ
Реферат
Освоение
космоса
как решение глобальных
социально-экологических проблем
Выполнил: студент СРб-31
Кочергин А.Ю.
Проверил: доцент каф. УППиЛ
Гончаров Е.А.
Йошкар-Ола
Введение 4
1. Глобальные проблемы современности: сущность, роль и экономические аспекты 6
2. Виды и характеристика современных глобальных проблем. 9
Экологическая проблема 9
Демографическая проблема 13
Проблема преодоления бедности и отсталости 14
Продовольственная проблема 16
3. Проблема освоения космоса как решение глобальных социально-экологических проблем современности. 21
Стратегия экологизации 25
Заключение 28
На исходе ХХ века резко усилилось деструктивное антропогенное, главным образом технологическое, давление на окружающую среду, что привело человечество к глобальному кризису. Современная цивилизация оказалась в той точке всемирно-исторического процесса, именуемой различными исследователями по-разному ("моменты" - И. Тэн, "узлы" – А.Солженицын, "надломы" – А.Тойнби и т. п.), которая определяет динамику и направление цивилизационного развития на длительную перспективу. Противоречие между ростом народонаселения и возможностью удовлетворения его материально- энергетических потребностей, с одной стороны, сравнительно ограниченными возможностями естественных экосистем – с другой, приобретают антагонистический характер. Их обострение чревато необратимыми деградационными изменениями биосферы, радикальной трансформацией традиционных природных условий функционирования цивилизации, что также создаёт реальную угрозу жизненно важным интересам будущих поколений человечества.
Актуальность данной проблемы заключается в необходимости осмысления и преодоления сложившейся ситуации, которая выдвинула экологическую проблематику на одно из первых мест в иерархии глобальных проблем современности. Всё чаще на различных форумах учёных, общественных и политических деятелей звучат тревожные заявления о том, что совокупная человеческая деятельность способна коренным образом подорвать природное равновесие биосферы и тем самым поставить цивилизацию перед угрозой гибели. Всё более активно обсуждаются социальные проблемы нарастающего экологического и технологического риска.
Опыт последних десятилетий неопровержимо свидетельствует, что в подавляющем большинстве экологических бедствий основным виновником становится всё чаще не непредсказуемость действия технологических средств или природных стихий, а непродуманная, непредсказуемая деятельность человека, наносящая своим техногенным воздействием нередко непоправимый вред природе.
В отечественной науке, особенно начиная с 70-х годов, такие учёные, как М. М. Будыко, Н. Н. Моисеев, Е. К. Фёдоров, И. Т. Фролов, С. С. Шварц и др., широко обсуждали острые проблемы экологического кризиса современной цивилизации, анализировали этапы развития общества и социокультурных ценностей в свете взаимоотношений природной, технической и социальной систем. Шел поиск оптимальных программ решения экологических проблем, рассматривались многообразные аспекты экологической переориентации экономики, технологии, образования, общественного сознания.
Глобализация хозяйственной деятельности привела к тому, что на механизм мирового хозяйства все более заметное воздействие стали оказывать проблемы, о которых мировое сообщество впервые заговорило в конце 60-х – начале 70-х гг. Эти проблемы получили название глобальных, а в научный обиход был введен термин «глобалистика» как специфическое направление международных экономических исследований.
Большинство исследований сходится в том, что, несмотря на все разнообразие глобальных проблем, они обладают общей спецификой, выделяющей их на фоне других проблем мировой экономики. Такая специфика глобальных проблем заключается в том, что они имеют ряд общих признаков:
Носят общемировой характер, то есть затрагивают интересы и судьбы всего (или, по крайней мере, большинства) человечества;
Угрожают человечеству серьёзным регрессом в условиях жизни и дальнейшем развитии производительных сил (или даже гибелью человеческой цивилизации как таковой);
Нуждаются в срочном и неотложном решении;
Взаимосвязаны между собой;
Требуют для своего решения совместных действий всего мирового сообщества.
Исходя из этих признаков, к глобальным стали относить следующие проблемы мирового хозяйства: преодоления бедности и отсталости; мира, разоружения, предотвращения мировой ядерной войны (проблемы мира и демилитаризации); продовольственную; экологическую; демографическую.
По мере развития человеческой цивилизации могут возникать и уже возникают новые глобальные проблемы. Так, к разряду глобальных стали относить проблему освоения и использования ресурсов Мирового океана, а также проблему освоения и использования космоса.
Изменения, произошедшие в 70-е – 80-е и особенно в 90-е гг., позволяют говорить о смене приоритетов в глобальных проблемах. Если еще в 60-е – 70-е гг. главной считалась проблема предотвращения мировой ядерной войны, то сейчас на первое место одни специалисты ставят экологическую проблему, другие – демографическую проблему, а третьи – проблему бедности и отсталости.
Основная цель данной работы – изучить возможные пути решения проблем мирового хозяйства в космологическом аспекте.
Объект работы – глобальные социально-экологические проблемы человечества.
Предмет работы – установление и поиск возможностей решения глобальных проблем путем освоения мирового хозяйства.
Наше предположение состоит в том, что решение глобальных проблем путем освоения космоса носит противоречивый, и цивилизация на данном этапе не способна рационально реализовать в жизнь этот проект.
Любая сфера деятельности в своем развитии сталкивается с общими или более частными задачами и проблемами. Человеческая хозяйственная деятельность – не исключение. По уровню и масштабам, однако, такие проблемы различны. По-разному проявляются они и в сфере экономики. Одни, затрагивая в основном интересы непосредственных участников, решаются самими субъектами экономических отношений: предпринимателями, предприятиями; другие требуют того или иного государственного участия; третьи предполагают межгосударственные действия.
Вместе с тем есть такие проблемы развития общества, которые касаются всех и каждого, всего мирового сообщества, т. е. носят всеобщий характер. Это первая принципиальная характеристика проблем, называемых глобальными .
Но в силу масштабности, долговременности и степени воздействия преодоление таких проблем требует колоссальных сил и средств, которыми не располагают и не могут располагать пока отдельные страны и даже группы стран – необходимо привлечение разнообразных (в том числе материальных, финансовых, трудовых, технологических, духовных, интеллектуальных, информационных) ресурсов. Другими словами, у любой из глобальных проблем есть серьезнейшие экономические аспекты, обусловливающие невозможность их решения без объединения ресурсов, прежде всего материально-финансовых, мирового сообщества.
Привлечение совокупных средств многих или всех стран, международных организаций, интернациональное экономическое сотрудничество – вторая принципиальная особенность проблем человечества, рассматриваемых как глобальные.
Необходимо подчеркнуть, что состав глобальных проблем, их роль и место на отдельных этапах развития общества изменяются. Не случайно поэтому их перечень в некоторых исследованиях, публикациях, и даже в учебниках не совпадает. Многие глобальные проблемы, отвечающие указанным признакам и обусловленные естественно-природными факторами, возникают и существуют очень давно: стихийные бедствия, метеоритные дожди, магнитные бури и т.п. Но в существенной мере глобальные проблемы современности – результат всей предшествующей человеческой деятельности.
Во имя прибыли, в том числе за счет уменьшения затрат, во исполнение авторитарных политических решений нарушалась естественная среда, хищнически использовались и истощались природные богатства, огромные средства растрачивались в непроизводительных, антигуманных целях. В то же время возникновение и обострение глобальных проблем – результат не только корыстных и бездумных действий, но, в существенной мере, неизбежное логическое последствие развития общества в целом, в том числе ускорения и расширения масштабов его хозяйственной деятельности.
В известной степени усиление негативного воздействия глобальных проблем на все стороны жизни и деятельности, затруднения в их решении на современном этапе и в перспективе, связаны с повышенными темпами экономического роста на основе преимущественно интенсивных факторов и, как это не противоречиво, научно-технического прогресса. Особенно указанная тенденция проявляется в расширении набора и увеличении масштабов нерешенных социально-экономических проблем, приобретающих глобальный характер.
Исключительная трудность и объемность задач и ограниченность средств для решения глобальных проблем требуют обоснованного определения их состава и приоритетов действий.
В отдельных публикациях последних лет называется от 3 до 20 глобальных проблем современности. Большинство авторов, и мы разделяем эту точку зрения, выделяют четыре основные глобальные проблемы: – экологическая; – разоружение, нераспространение оружия массового уничтожения и предотвращение ядерной войны; демографическая; - природоресурсная (сырьевая, энергетическая, продовольственная).
К числу глобальных относят также проблемы: использования ресурсов моря и морского дна; освоения космоса; преодоления экономической отсталости слаборазвитых стран и бедности в мире, обеспечения прав человека, создания и развития всемирной компьютерной системы информации и др.
Место, роль и масштабы отдельных глобальных проблем не остаются неизменными. В настоящее время, практически единодушно, первейшей признается экологическая проблема, хотя еще недавно, не без политических причин, таковой считалось разоружение и предотвращение ядерной войны. В силу исключительного размаха, степени влияния и последствий для человечества, многообразия включаемых компонентов, особых экономических трудностей решения эта проблема приобрела новые качественные характеристики.
Рост населения Земли, интенсификация использования естественных ресурсов, добычи природных богатств, загрязнение и обеднение среды обитания приводят к коренным изменениям в условиях жизни человечества и состоянии околоземного пространства. Экология переросла в первейшую глобальную проблему, имеющую беспрецедентные экономические аспекты. Существенно и то, что она характеризуется устойчивой тенденцией к обострению.
Происходят изменения и внутри глобальных проблем: утрачивают прежнее значение некоторые их составляющие, возрастает роль других, появляются новые. Так, в демографической проблеме возникли новые задачи, связанные со значительным расширением международной миграции населения, трудовых ресурсов и т.п.
Вместе с тем, необходимо подчеркнуть тесную связь глобальных проблем между собой. Опережающий рост народонаселения по сравнению с сельскохозяйственным производством во многих развивающихся странах предопределяет остроту продовольственной проблемы. К ее решению вынуждены подключаться и развитые страны, располагающие ресурсами продовольствия, а также международные организации, разрабатывающие и осуществляющие специальные программы помощи.
Следует отметить, что оценка отдельных глобальных проблем и отношение к ним в странах и в мировом сообществе неоднозначны, тем более с позиций экономических аспектов, изыскания источников ресурсов для их преодоления. Автор не ставит задачу подробного рассмотрения каждой из глобальных проблем – это отдельная, большая тема. Лишь на примере некоторых, на наш взгляд основных из них, рассматривается воздействие глобальных проблем на формирование мирового хозяйства и роль последнего в их решении.
Впервые на возникновение и нарастание глобальных проблем внимание было обращено в начале 70-х гг. в известных материалах Римского клуба. Не случайно уже тогда на первое место выдвигались вопросы заражения и нарушения окружающей среды, экологии, их последствий для человечества. При этом предлагалось сосредоточить усилия на ослаблении негативного влияния хозяйственной деятельности, динамики народонаселения прежде всего ограничительной, дифференцированной по регионам регламентацией экономического роста.
Теперь стала очевидной неотложная необходимость осуществления скоординированных масштабных действий всего мирового сообщества, с учетом планетарного катастрофического характера проблемы и для нынешнего, и для будущих поколений. Она пополняется новыми составляющими (опасность ядерных отходов и их захоронений; усиленное, массированное воздействие на жизнь и здоровье людей; неблагоприятные устойчивые изменения земного климата из-за систематического нарастающего разрушения атмосферной среды и т.д), охватывая практически все страны и территории.
Наша Родина первой в истории человечества открыла дорогу в космос. Космическая эра планеты началась с запуска первого искусственного спутника Земли, запущенного СССР $4$ октября $1957$ г. и первого космонавта мира – Ю.А. Гагарина . Спутник страны Советов измерил плотность верхней атмосферы , получил данные о распространении радиосигналов в ионосфере, позволил отработать вопросы выведения на орбиту и др. Представлял он собой алюминиевую сферу, диаметр которой был всего $58$ см. Масса спутника с четырьмя штыревыми антеннами составляла $83,6$ кг. Длина антенн была $2,4$-$2,9$ м. Внутри спутника находилась аппаратура и источники электропитания.
Второй советский спутник вышел на орбиту $3 $ноября. Это был не просто спутник, в его отдельной герметичной кабине находился пассажир – собака Лайка и телеметрическая система, регистрирующая поведение собаки в невесомости.
В ответ на запуск советских спутников $6$ декабря $1957$ г. США предприняли попытку запустить свой спутник «Авангард-1 ». На околоземную орбиту спутник должна была доставить ракета-носитель, разработанная исследовательской лабораторией ВМФ. Поднявшись над пусковым столом, через секунду ракета упала, взорвавшись от удара. Эксперимент неудачно завершился.
В следующем $1958$ г. американцы вывели на орбиту спутник «Эксплорер-1 ». Имея длину менее $1$ метра, диаметр $15,2$ см, а массу $4,8$ кг, спутник совсем не являлся кандидатом в рекордсмены. Вместе с ракетой-носителем, выводившей его на орбиту, масса увеличивалась до $14$ кг. Спутник был оснащен датчиками для определения наружной и внутренней температур, датчиками эрозии и ударов для определения потоков микрометеоритов, а также счетчиком Гейгера-Мюллера, позволявшим регистрировать проникающие космические лучи.
Вторая попытка вывести на орбиту «Авангард-1 » в феврале $1958$ г. как и первая – закончилась неудачей, и только $17 $марта спутник был выведен на орбиту. Чтобы вывести на орбиту «Авангард-1» американцы предприняли $11$ попыток с декабря $1957$ по сентябрь $1959$ гг. Успешными оказались только три попытки. Благодаря спутникам космическая наука получила новые данные о плотности верхних слоёв атмосферы, получено точное картирование островов в Тихом океане.
США в августе $1958$ г. с мыса Канаверал попробовали запустить в окрестности Луны зонд с научной аппаратурой, но, ракета-носитель, пролетев $77$ км, взорвалась.
Вторая попытка запуска лунного зонда «Пионер-1 »в октябре $1958$ г. тоже не удалась. Неудачными были и последующие запуски.
Только «Пионер-4 », запущенный в марте $1959$ г., сумел частично выполнить поставленную задачу – пролетел мимо Луны на расстоянии $ 60$ тыс. км вместо запланированных $ 24$ тыс.
Получается, что приоритет в запуске первого зонда тоже принадлежал СССР. Американцы стремились обогнать СССР в освоении космоса и после неудачи с запуском искусственного спутника Земли взоры перевели на Луну. Постановление советского Правительства о пусках станций к Луне вышло в сентябре $1958$ г.
Первый пуск ракеты-носителя «Восток-Л » был осуществлен в январе $1959$ г. Ракета вывела на траекторию полета к Луне автоматическую межпланетную станцию (АМС) «Луна-1 ». Пройдя на расстоянии $6$ тыс. км от лунной поверхности «Луна-1» вышла на гелиоцентрическую орбиту и стала первым в мире космическим аппаратом, который достиг второй космической скорости, преодолев земное притяжение, и, став искусственным спутником Солнца. Главная цель, которая заключалась в перелете с одного небесного тела на другое, не была достигнута, но, тем не менее, это был огромный прорыв в освоении космического пространства. Наука получила практическую информацию в области космических полетов к другим небесным телам. Всё это было учтено.
И вот с космодрома Байконур $12$ сентября $1959$ г. был произведен запуск автоматической межпланетной станции «Луна-2 », которая уже $14 $сентября достигла поверхности Луны, совершив первый в истории полет с одного небесного тела на другое. На лунную поверхность был доставлен вымпел, на котором было начертано «СССР ».
Определение 1
Все неисправные искусственные объекты и их части, являющиеся опасным фактором воздействия на космические аппараты, включая пилотируемые, называются космическим мусором
Космический мусор представляет для Земли непосредственную и прямую опасность в виде выпадения обломков на населенные пункты, промышленные объекты, транспортные коммуникации и др.
Вокруг нашей планеты с огромной скоростью, иногда $27$ тыс. км/час, по своей собственной траектории вращаются неработающие спутники, космические аппараты и их обломки, отработанные ступени ракет, различный технический хлам и др.
Мусор на орбите Земли начал появляться с конца $1950$-х годов, это время запуска первых ракет и искусственных спутников и трудно представить, сколько его накопилось почти за $60$ лет освоения околоземного космического пространства. Эта, первоначально теоретическая проблема свой официальный статус получила в декабре $1993$ г. после доклада Генерального секретаря ООН под названием «Воздействие космической деятельности на окружающую среду». Проблема космического мусора имеет глобальный характер, потому что не может быть засорения национального околоземного космического пространства, есть засорение космического пространства планеты. Катастрофический рост орбитального мусора способен привести к невозможности дальнейшего освоения космоса. Данные Управления ООН по вопросам космического пространства называют цифру техногенных объектов в $300$ тыс. общей массой до $5$ тыс. тонн. Количество подобных объектов, диаметром более $1$ см, может достигать $100$ тыс., а обнаружена небольшая их часть.
Все обнаруженные объекты внесены в каталоги , например, каталог Стратегического командования США таких объектов на $2013$ г. содержал $16,6$ тыс., большая часть которых была создана СССР, США, КНР. В российском каталоге на $2014$ г. было зафиксировано $15,8$ тыс. объектов космического мусора. Большая их скорость создает угрозу столкновения с действующими космическими летательными аппаратами. И такие примеры есть, когда столкнулись два искусственных спутника – Космос $2251$ и Iridium $33$. Столкновение произошло $10 $ февраля $2009$ г. Спутники были полностью разрушены и образовали более $600$ обломков.
Разные страны вносят свой вклад в создание космического мусора:
Есть оценки на 2014 г.:
Если размеры космического мусора в поперечнике более $1$ см, то эффективных мер защиты от них не существует, поэтому чтобы обеспечить решение проблемы по проблематике космического мусора международное сотрудничество развивается по приоритетным направлениям.
Они заключаются в следующем:
Эра освоения космоса требует выполнения космических программ, а это значит, что многие страны должны сконцентрировать свои технические, экономические, интеллектуальные усилия, поэтому вторая половина $XX$ века стала ареной многостороннего международного сотрудничества. Освоение космоса – это ещё одна глобальная проблема. В $70$-е годы была создана международная организация «Интерспутник», штаб-квартира которой располагалась в Москве. Сегодня космической связью через эту систему пользуются более $100$ частных и государственных компаний стран мира. Астрономы всего мира принимают участие в наблюдениях на современных орбитальных обсерваториях. Пока в проектах существуют космические солнечные электростанции, которые планируют разместить на гелиоцентрической орбите. Все новейшие достижения науки и техники, производства и управления лежат в основе освоения космоса. Современная техника позволяет фотографировать далекие планеты и их спутники, проводить исследования и передавать важные данные на Землю.
Замечание 1
Мирное освоение космоса означает, прежде всего, отказ от военных программ.
В $1963$ г. более $100 $стран мира подписали в Москве Договор о запрещении испытаний в космосе, атмосфере, под водой ядерного оружия. Космос никому не принадлежит, а это значит, что его мирное освоение является общей задачей и проблемой всех стран. Человечество вышло за границу атмосферы Земли и приступило к освоению дальнего космического пространства.
Одним из направлений использования космического пространства является космическое производство . Это направление включает в себя разработку новых материалов, альтернативных источников энергии, космических технологий. Они необходимы для того, чтобы получить новые сплавы, вырастить кристаллы, создать медицинские препараты, провести монтажные и сварочные работы и др.
Человечество обязано сделать космос не полем боя, а фундаментом для нового Грядущего. На протяжении многих лет космос являлся пространством военно-политического соперничества, а сегодня его надо превратить в арену мирного сотрудничества. Для всего человечества очень важно то, чтобы освоение космического пространства было исключительно мирным. Стратегическим приоритетом России является всемерное расширение и углубление работы в космосе. Страна имеет уникальный космический потенциал, особенно по космическим полетам большой длительности. В марте этого года глава Роскосмоса А. Перминов на встрече с Президентом России говорил о задачах, стоящих перед космической отраслью России.
Задачи носят следующий характер:
Человечество совсем недавно вступило в третье тысячелетие. Чем оно будет ознаменовано? Нас ждёт немало проблем, которые нужно решить во что бы то ни стало. По прогнозам, уже к 2050 г. численность населения на Земле увеличится почти в 2 раза и составит 10–11 млрд человек. Причем 94% прироста дадут развивающиеся страны и только 6% – промышленно развитые. Кроме того, мы учимся управлять процессами старения, и продолжительность жизни человека неуклонно возрастает. Всё это приведёт к резкому увеличению численности населения, и в связи с этим – к новым проблемам.
В первую очередь, нужно всех накормить. Сейчас более 600 млн человек страдают от голода, а около 50 млн ежегодно умирают от голода. А для обеспечения нормальным питанием 11-миллиардного населения необходимо увеличить производство продуктов питания более чем в 10 раз. Следовательно,немаловажной станет проблема поиска энергии и сырьевых ресурсов для обеспечения жизни 11 млрд человек, для чего нужно будет увеличить в несколько раз добычу сырья и топлива. Способна ли Земля выдержать такую нагрузку?
А проблема загрязнения окружающей среды? Наращивая темпы производства, мы не только истощаем земные ресурсы, но и постепенно изменяем климат нашей планеты. Выбросы в атмосферу углекислого газа заводами, электростанциями, машинами могут привести к парниковому эффекту, т.е. к увеличению средней температуры на Земле*. А это, в свою очередь, – к таянию ледников и катастрофическому повышению уровня Мирового океана, что, конечно же, неблагоприятно скажется на условиях жизни человека.
А не начать ли нам осваивать космос? Переместим туда заводы, освоим Луну, Марс, будем добывать там энергию... И оживут страницы научно-фантастических романов и фильмов. А почему бы и нет?!
1. Энергия из космоса
В настоящее время 9/10 всей энергии получают, сжигая топливо в котлах электростанций, в автомобильных двигателях, в домашних печах. Каждые 20 лет происходит удвоение потребления энергии. Совершенно естественно возникает вопрос: на сколько лет хватит природных ресурсов для наших быстрорастущих нужд? По прогнозам, углём человечество обеспечено на 100–150 лет, запасов нефти хватит на 40–50 лет, а запасы газа будут израсходованы уже через 30–40 лет. Сегодняшнюю атомную энергию следует также отнести к источникам исчерпаемым.
Теоретически проблему поиска энергии решили еще в 30-х гг. прошлого века, когда была осуществлена ядерная реакция (распад тяжёлого ядра на два лёгких с выделением энергии). Тогда же была открыта и её противоположность – реакция термоядерного синтеза, когда ядра двух лёгких элементов, например дейтерия и трития, сливаются с выделением колоссальной энергии, в несколько раз большей, чем при ядерной реакции. Именно реакция термоядерного синтеза (управляемого!) может стать основой энергетики будущего. К великому сожалению, для осуществления термоядерной реакции ядра нужно нагреть до нескольких миллионов градусов, затем сдержать неминуемый взрыв, «растянуть» его во времени и заставить отдавать энергию не мгновенно, как в водородной бомбе, а длительно. Пока задача управления термоядерной реакцией не решена.
Предположим, что её решили. Тогда будущая индустрия сможет обеспечить себя энергией в любом количестве. Но не так всё просто – безграничный рост производства энергии может привести к перегреву Земли и её атмосферы. За последнее столетие наблюдается устойчивый рост производства энергии, в среднем на 3% в год. При таком темпе потребуется всего 50–60 лет для достижения предела теплового загрязнения планеты*. С освоением термоядерной энергии проблема ещё более усугубится. Кроме того, темп производства энергии будет возрастать и за счёт увеличения населения. При численности 11 млрд человек тепловой порог будет превышен на 30%, что может привести к необратимому воздействию на климат планеты.
Один из радикальных путей преодоления указанных трудностей состоит в переходе от «двумерной» индустрии (на поверхности планеты) к «трёхмерной» (переносу значительной части энергетики, а также части энергоёмких производств в космос).
Представим себе космическую электростанцию на стационарной орбите высотой 36 000 км. Такая станция будет освещаться Солнцем почти непрерывно. Каждый квадратный метр поверхности солнечных батарей ежесекундно будет получать от Солнца около 1400 Дж энергии, и даже если только 18% солнечной энергии удастся преобразовать в электрическую, мощность солнечной космической электростанции с двумя солнечными батареями размером 6 4 км каждая будет составлять 10 9 Вт. При этом масса батарей площадью 48 км 2 составит примерно 50 000 т, а масса всей электростанции 70 000 т.
Предположим, что мы сумели произвести электроэнергию в большом количестве. Но как передавать миллионы киловатт-часов на Землю? Есть два способа беспроводной передачи на дальние расстояния: с помощью либо лазерного, либо высокочастотного луча. Наиболее реален пока второй способ: на Земле монтируется чаша приёмной антенны, которая принимает высокочастотное излучение, преобразует его в обычный переменный ток и передаёт потребителю. Этот проект базируется на реальных расчётах и экспериментах. Для сборки, развертывания, доставки на рабочие орбиты и обслуживания космической электростанции потребуется создание специальных транспортных и сборочно-монтажных комплексов, а также мощных носителей, способных выводить на орбиту грузы массой до 100 и более тонн и в сотни раз более дешёвых, чем сейчас.
По оценкам специалистов, космическая электростанция на 90% может быть изготовлена из лунных и других внеземных материалов, тогда отпадает необходимость доставки с Земли грузов, снижается проблема засорения атмосферы. В любом случае требуется создание эффективных внеземных систем добычи, переработки и транспортировки сырья, производственных и сборочных комплексов, что потребует в свою очередь создания больших орбитальных станций.
Есть идея создавать космические электростанции не у Земли, а в областях, более близких к Солнцу, на уровне орбиты планеты Меркурий. Тогда солнечных батарей потребуется почти в 100 раз меньше. Интересно предложение вынести приёмные устройства с поверхности Земли в стратосферу, что позволит осуществить эффективную передачу энергии в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах. При этом резко сократятся размеры передающих и приёмных антенн, существенно снизится стоимость систем приёма и передачи энергии. Подъём приёмной антенны предполагается осуществить с помощью аэростатов (дирижаблей) большой грузоподъёмности, управляемых автоматически.
Итак, принципиальная схема космической электростанции ясна. С точки зрения техники можно было бы приступить к её конструктивной разработке уже сегодня. Тормозит стоимость проекта. При современном уровне техники стоимость полученной электроэнергии была бы в 200 раз дороже стоимости электроэнергии, получаемой от тепловых электростанций. Однако прогресс науки и техники может существенно изменить это соотношение. Основной вклад в стоимость космической электроэнергии вносит стоимость солнечных батарей и их доставки на орбиту. За последние 20 лет масса и стоимость этих батарей значительно снизились и, по оценкам, её можно снизить ещё в 10 раз, а КПД можно существенно увеличить, если перейти на батареи из сульфида кадмия или арсенида галлия.
Таким образом, можно сделать оптимистичный вывод: создание солнечных космических электростанций представляет собой реализуемую задачу, для решения которой нет непреодолимых трудностей.
2. Круглосуточное Солнце
На всем протяжении своей истории человек пользовался солнечным светом. Однако потребность в свете не ограничивается рамками дня, он нужен гораздо дольше: для освещения вечером улиц, строек, полей во время сельскохозяйственных работ (уборки, посевной). Не говоря уже о Крайнем Севере, где Солнце по полгода не появляется на небосклоне. Как же увеличить продолжительность светового дня? Насколько реально повесить искусственное Солнце? Оказывается, на сегодняшнем этапе развития техники это вполне разрешимая задача.
Сегодня космическая техника открывает возможность установки в космосе приспособлений для отражения солнечного света на Землю. При этом интенсивность отражённого света можно менять от интенсивности полной Луны до интенсивности Солнца.
Впервые идея создания космических рефлекторов была высказана немецким ученым и инженером Германом Обертом еще в 1929 г. Дальнейшее развитие она получила в работах американского учёного Эрика Крафта. Сейчас мы вплотную подошли к практическому осуществлению этих казавшихся фантастическими проектов. Конструктивно такой рефлектор может представлять собой раму с натянутой на неё полимерной металлизированной пленкой, отражающей солнечное излучение. Ориентация светового потока будет производиться автоматически, по заданной программе или по команде с Земли.
В США исследуется возможность размещения на стационарной орбите над Северной Америкой спутников с шестнадцатью зеркалами-отражателями, что позволит на два часа увеличить световой день. Два отражателя предполагается использовать для освещения Аляски, чтобы зимой увеличить там световой день на 3 ч. Использование спутников-рефлекторов для продления светового дня на несколько часов в крупных городах обеспечит высококачественное и бестеневое освещение улиц, строек, магистралей и окажется экономически выгодным. Например, затраты на освещение из космоса пяти таких городов, как Москва, окупятся только благодаря экономии электроэнергии за 4–5 лет. Причём ту же систему спутников-рефлекторов можно переключать на другую группу городов практически без дополнительных затрат. А насколько чище будет воздух, если энергия на освещение будет поступать из космоса, а не от чадящих электростанций!
И опять единственным препятствием на пути осуществления этого проекта в России является недостаток денег в казне.
3. Заводы вне Земли
Более 300 лет назад Э.Торричелли получил вакуум. Это открытие сыграло в технике огромную роль. Без изучения вакуума, без понимания его физики невозможно было создать ни двигатели внутреннего сгорания, ни электронную технику. И если вакуум, полученный на Земле, способствовал развитию промышленности, то можно себе представить, какие возможности откроются при освоении безграничных просторов космоса.
Сначала робко, а затем всё смелее человек стал обживать новую для себя стихию – космос. А нельзя ли космос заставить служить людям, создав там космические заводы, – в совершенно иной среде, в условиях вакуума, мощных потоков солнечного излучения, низких температур и невесомости?
Сейчас ещё трудно представить все преимущества этих факторов, но уже можно утверждать, что открываются поистине фантастические перспективы. Лучи Солнца, сконцентрированные параболическим зеркалом, способны сваривать детали из нержавеющей стали, титановых сплавов и других металлов. При плавке в земных условиях в металлы попадают примеси, например, от тиглей. А техника всё больше нуждается в сверхчистых материалах. Как же их получить? Металл можно «подвесить» в сильном магнитном поле. Под действием токов высокой частоты металл плавится и удерживается в магнитном поле, если его масса достаточно мала. Кроме того, многие мелаллы немагнитны, многие имеют слишком высокую температуру плавления.
В космосе, где царит невесомость, может висеть расплав любых размеров и массы. Здесь не надо ни тиглей, ни форм для литья. Последующие шлифовки и полировка также не будут нужны. А плавить материалы можно либо в солнечных печах, либо в обычных электропечах. В условиях космического вакуума возможна «холодная сварка»: прижатые друг к другу хорошо подогнанные зачищенные поверхности металлов образуют прочные соединения.
В космосе можно получать не только абсолютно совершенные, без примесей, стёкла, но и создавать новые составы, обладающие заданными оптическими свойствами. Здесь нет ограничений по размерам. Можно изготавливать линзы и зеркала для телескопов такими большими, что на Земле они просто треснули бы под своей тяжестью.
В земных условиях не удаётся получить большие бездефектные полупроводниковые кристаллы. А дефекты – это снижение качества не только самих кристаллов, но и изготовленных из них приборов и микросхем. Невесомость и космический вакуум обеспечивают получение кристаллов с нужными свойствами.
В осуществлении всех этих идей сделаны только первые шаги, а фантазия инженеров уже видит заводы на орбите. В апреле 1985 г. был запущен спутник «Космос-1645». После 13-суточного полёта спускаемый аппарат спутника доставил на Землю образцы материалов, полученных в космосе. Начиная с этого года, такие запуски стали ежегодными.
НПО «Салют» разработало проект космического аппарата «Технология» массой 20 т и космического завода массой 100 т. Этот аппарат снабжён баллистическими капсулами, способными доставить на Землю изготовленную продукцию. Завод работает в автоматическом режиме, может посещаться космонавтами. И вновь только одно «но»: недостаточное финансирование.
4. Космические поселения
В начале ХХ в. К.Э.Циолковский написал фантастическую повесть «Вне Земли», в которой рассказал о космических поселениях. А спустя сто лет человечество подошло к практическому осуществлению этого фантастического проекта.
В 1974 г. профессор Принстонского университета «США) Джерард О"Нил, хорошо известный своими работами в области физики высоких энергий, опубликовал проект колонизации космоса. По его замыслу, гигантские космические поселения должны расположиться в точке либрации (точке, где силы притяжения со стороны Земли, Луны и Солнца компенсируют друг друга). Такой космический посёлок вечно будет висеть в одном месте.
О " Нил предполагает, что к 2074 г. значительная часть человечества будет жить в космосе, обладая неограниченными ресурсами энергии и изобилием пищевых и материальных средств. Земля превратится в огромный парк, свободный от промышленности. Она станет прекрасным местом, где можно будет провести отпуск.
Рассмотрим модель космической колонии О"Нила. Первоначально строится первая модель радиусом 100 м. В подобном сооружении могут разместиться около 10 тыс. человек. Основная задача этой колонии – разработка и создание следующей модели, в 10 раз большей. Затем площадь колонии ещё увеличивается, и конструируется модель диаметром 6–7 км и длиной более 20 км.
ПроектО"Нила вызывает яростные споры. Плотность населения в предлагаемых им поселениях примерно такая же, как в современных городах. Многовато! Особенно если учесть, что уж там в выходной день за город, на приволье полей и лесов, не выедешь. А в тесных парках не всякий захочет отдыхать. Разве можно это сопоставить с земными условиями? Как в этих «закупоренных банках» будет обстоять дело с психологической совместимостью, с удовлетворением жажды новых впечатлений, с тягой к перемене мест?
Не получится ли так, что и техника позволяет, и средства нашлись, а вот люди ещё не готовы? Или просто не захотят? Не явятся ли космические колонии местами, где будут широко распространены конфликты? Не сулит ли человечеству сам по себе процесс колонизации космоса широкого распространения насилия и глобальных бедствий?..
Однако, если смотреть на будущее с позиций завтрашнего дня, выход есть. Неограниченные возможности для человека появятся, как только он сможет направленно воздействовать на свою эволюцию. Цель этой эволюции – формирование человека будущего, интеллектуально и морально отличающегося от сегодняшнего человека.
5. Луна – первая станция на пути в космос
Чуть меньше пяти десятилетий отделяют нас от того момента, когда первый человек совершил полёт по космической орбите. За этот сравнительно короткий отрезок времени автоматические станции побывали на Луне, Марсе и Венере, человек высадился на Луну.
В свете этих достижений мы можем сделать предположение, что в скором времени Луна станет полигоном перспективных исследований, где будут проводиться эксперименты и наблюдения, которые нельзя организовать на Земле.
Дело не только в том, что мы получили ещё одну научно-исследовательскую базу, аналогичную организованной, например, в Антарктиде, а в том, что на Луне мы получаем новые условия для наблюдений. Это связано с отсутствием атмосферы, большими перепадами температур, пониженной силой тяжести. Появляется возможность детального обследования астероидов и спутников планет. В лунном грунте содержатся все вещества, необходимые для широкой деятельности человека на Луне, в первую очередь это кислород и металлы. Технологии выплавки металлов, выделения воды, получения кислорода и других элементов из лунных пород уже сейчас обстоятельно обсуждаются, отрабатываются экспериментально. Уместно обратить внимание на то, что вопрос об освоении ресурсов Луны диктуется не только настоятельной необходимостью получения ископаемых, но и выносом за пределы Земли целого ряда энергоёмких производств, которые губительным образом действуют на окружающую среду.
Как обеспечить нормальные жизненные условия человеку, оказавшемуся на Луне? Там ведь нет атмосферы, днем палит Солнце, а ночью мороз до –170 °С. Единственный путь – создать в жилых помещениях земные условия: атмосферное давление, температуру, земной состав воздуха. Это обстоятельство требует особых сооружений, способных выдержать значительное внутреннее давление и удержать заключённый в них воздух. Идеальной формой будет шар или цилиндр, способные обеспечить максимальную прочность и жёсткость. Будут сооружения различного целевого назначения: помещения для жилья, работы и отдыха лунопроходцев, площадки для посадки и взлёта летательных аппаратов, производственные помещения, где будут размещены мастерские и лаборатории, установки, вырабатывающие электроэнергию во время долгой лунной ночи.
Установлено, что наиболее просто из лунных пород можно получить кислород, стекло и керамику (практически все доставленные н Землю образцы содержат силикаты). Лунные породы наиболее целесообразно добывать открытым способом в горнодобывающих карьерах с помощью экскаваторов, а доставлять их на перерабатывающие заводы с помощью автоматических транспортных средств.
Рассмотрим жилое помещение на Луне. Оно должно быть помещено на глубине нескольких метров, чтобы защитить от ударов метеоритов. Мощные лампы дневного света будут создавать в лунных оранжереях освещение, близкое по спектру к солнечному. Ввиду того, что на Луне пониженная сила тяжести, растения будут вырастать гораздо более крупными, чем на Земле. Питательные соки из почвы смогут на Луне подниматься по стеблям быстрее, выше, в больших количествах, поэтому и плоды будут крупнее.
Основной формой энергии на Луне будет фотоэлектрическая. Таким образом, энергоснабжение всех лунных сооружений и установок, а также достижение необходимых топливного и светового режимов не вызовет каких-либо инженерных трудностей в течение лунного дня.
Но как обеспечить производство электроэнергии в течение долгой лунной ночи? Очевидно, это могут сделать установки, преобразующие тепловую энергию ядерного реактора в электрическую. Над созданием таких установок сейчас работают учёные.
Заключение
Неисчислимые материальные ресурсы таятся в недрах Солнечной системы, и естественно стремление человека заставить их служить ему.
Еще более века назад Циолковский говорил: «Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели…» Люди, утверждал он, «изменят поверхность Земли, её океаны, атмосферу, растения и самих себя. Будут управлять климатом и будут распоряжаться в пределах Солнечной системы, как на самой Земле, которая еще неопределённо долгое время будет оставаться жилищем человечества».
Космонавтика сделала пока первые шаги. Но надо признать, шаги эти весьма впечатляющие! Это шаги ребёнка, которому суждено стать гигантом. Никакая техника так быстро не развивается, как космическая. Мы уже многое умеем делать и на многое готовы, но освоение космоса потребует ещё больших усилий мысли и огромных материальных затрат. Это большие деньги, но их не сравнить с затратами на вооружение, на программу СОИ??(1000 000 000 000 $). Даже только 50%-ное сокращение военных расходов до конца столетия позволило бы сэкономить средства, достаточные для оснащения трёх экспедиций на Марс!
И поэтому в наше время человечество должно проникнуться идеей о единстве мира, в котором мы живём. Космос станет символом сотрудничества. Лучше создать космические электростанции и заводы, освоить Луну и Марс и тем самым принести человечеству несомненную пользу, чем повесить над нашей планетой платформы с ядерным и лазерным оружием. Тем, кто утверждает, что с освоением космоса можно подождать, учёные отвечают: «Конечно, космос будет существовать вечно, а вот будем ли мы?»
Литература
Уманский С.П . Космические орбиты. – М.: Просвещение, 1996.
Энциклопедический словарь юного техника. – М.: Педагогика, 1988.
Зиятдинов Ш.Г. Народонаселение и энергопотребление. – Физика (ПС), № 21/03. – Ред.
_____________________
*Альтернативный взгляд на связь содержания углекислого газа в атмосфере и климата Земли изложен в статье акад. О.Г.Сорохтина «Адиабатическая теория парникового эффекта» («Физика (ПС)», № 11/05). – Ред .
Злободневность постановки этой проблемы достаточно очевидна. Полеты человека на околоземных орбитах помогли нам составить истинную картину поверхности Земли, многих планет, земной тверди и океанских просторов. Они дали новое представление о земном шаре как очаге жизни и понимание того, что человек и природа - неразрывное целое. Космонавтика предоставила реальную возможность для решения важных народнохозяйственных задач: совершенствование международных систем связи, долгосрочное прогнозирование погоды, развитие навигации морского и воздушного транспорта.
Вместе с тем у космонавтики остаются и большие потенциальные возможности. По мнению многих ученых, космонавтика в состоянии помочь при решении глобальной энергетической проблемы путем создания космических устройств, принимающих и перерабатывающих солнечную энергию, а также посредством выноса в космос слишком энергоемких производств. Космонавтика открывает немалые возможности для построения глобальной геофизической информационной системы, с помощью которой можно разработать модель Земли и общую теорию процессов, происходящих на ее поверхности, в атмосфере и околоземном пространстве. Существуют и многие другие заманчивые сферы применения достижений космонавтики.
Ряд авторитетных в области космонавтики ученых ратуют за немедленное «обживание» космоса. При этом в качестве аргумента они напоминают, что существованию нашей планеты угрожает множество астероидов и комет, снующих вокруг Земли.
Важной составляющей глобальной проблемы освоения космоса является наличие в околоземном пространстве обломков спутников и ракетносителей, угрожающих не только космическим полетам, но и в случае их падения на Землю, ее обитателям. До сих пор международное право, предусматривающее свободное использование всеми государствами космического пространства, никак не регулирует проблему засорения космоса.
В результате сегодня «низкие» орбиты (между 150 и 2000 км), на которых ведется наблюдение за Землей, и геостационарные (36 ООО км), используемые для телекоммуникации, напоминают своеобразную «космическую помойку». Виноваты в этом прежде всего Соединенные Штаты Америки, за которыми (в 1994 г.) числилось 2676 предметов, Россия (2359) и Западная Европа, правда в меньшей степени (500).
Один из способов очищения околоземных орбит заключается в переводе на «запасные пути» отработавших ракет и спутников. В техническом плане возможно и их возвращение на Землю, но на данном этапе подобные операции исключены в силу их высокой стоимости. Рано или поздно все находящиеся в космосе предметы сами возвращаются на Землю. В прошлые годы несколько обломков американских и российских кораблей падали на нашу планету, к счастью, обошлось без жертв. (Известны случаи предъявления пострадавшими странами финансовых счетов хозяевам обломков.) Наконец, идет разработка особо прочных щитов, способных предохранять новые космические корабли от разных неприятностей в случае их столкновения с летающими предметами.
Проблемы, которые касаются не какого-то отдельного континента или государства, а всей планеты, называются глобальными. По мере своего развития цивилизация накапливает их все больше. Сегодня основных проблем насчитывается восемь. Рассмотрим глобальные проблемы человечества и пути их решения.
На сегодняшний день именно она считается основной. Люди долго использовали данные им природой ресурсы нерационально, загрязняли среду вокруг себя, отравляли Землю разнообразными отходами – от твердых до радиоактивных. Результат не заставил себя ждать – по мнению большинства компетентных исследователей, экологические проблемы в ближайшие сто лет приведут к необратимым последствиям для планеты, а значит, и для человечества.
Уже сейчас есть страны, где этот вопрос достиг очень высокого уровня, порождая понятие кризисного экологического района. Но угроза нависла и над всем миром: озоновый слой, защищающий планету от радиации, разрушается, климат земли меняется – и человек не в силах контролировать эти изменения.
Решить проблему в одиночку не может даже самая развитая страна, так что государства объединяются, чтобы сообща решать важные экологические задачи. Основным путем решения считается разумное природопользование и переорганизация быта и промышленного производства так, чтобы экосистема развивалась естественным путем.
Рис. 1. Угрожающие масштабы экологической проблемы.
В 20 веке, когда население Земли превысило отметку в шесть миллиардов, о ней слышали все. Однако в 21 веке вектор сместился. Если кратко, то сейчас суть проблемы такова: людей становится все меньше. Решить этот вопрос поможет грамотная политика планирования семьи и улучшения условий жизни каждого отдельного человека.
ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой
Данная проблема тесно связана с демографической и состоит в том, что больше половины человечества испытывает острую нехватку продовольствия. Чтобы ее решить, нужно рациональнее использовать имеющиеся ресурсы для производства пищи. Специалисты видят два пути развития – интенсивный, когда биологическая продуктивность уже существующих полей и других угодий увеличивается, и экстенсивный – когда увеличивается их количество.
Все глобальные проблемы человечества должны решаться сообща, и эта – не исключение. Вопрос с продовольствием возник из-за того, что большая часть людей проживает на непригодных для этого территориях. Объединение усилий ученых из разных стран значительно ускорит процесс решения.
Неконтролируемое использование сырья привело к истощению запасов полезных ископаемых, которые копились сотни миллионов лет. Очень скоро топливо и другие ресурсы могут вообще исчезнуть, поэтому на всех стадиях производства внедряется НТП.
Некоторые ученые считают, что в самом скором времени может случиться так, что искать возможные пути решения глобальных проблем человечества не придется: люди производят такое количество наступательного вооружения (в том числе ядерного), что в какой-то момент могут сами себя уничтожить. Чтобы этого не произошло, разрабатываются мировые договоры о сокращении вооружения и демилитаризации экономик.
Человечество продолжает страдать от смертельных болезней. Успехи науки велики, но болезни, не поддающиеся лечению, все еще существуют. Единственный путь решения – продолжать научные исследования в поисках лекарств.
Истощение ресурсов суши привело к повышению интереса к Мировому океану – все страны, которые имеют к нему доступ, используют его не только как биологический ресурс. Активно развивается и добывающая сфера, и химическая. Что порождает сразу две проблемы: загрязнение и неравномерность освоения. Но как решаются эти вопросы? В настоящий момент ими занимаются ученые со всего мира, которые разрабатывают принципы рационального океанического природопользования.
Рис. 2. Промышленная станция в океане.
Чтобы освоить космическое пространство, важно объединить усилия в мировом масштабе. Последние исследования – результат консолидации работы многих стран. Именно это является основой решения проблемы.
Ученые уже разработали макет первой станции для поселенцев на Луне, а Илон Маск заявляет, что не за горами день, когда люди отправятся осваивать Марс.
Рис. 3. Макет лунной базы.
У человечества множество глобальных проблем, которые могут в итоге привести к его гибели. Решить эти проблемы можно только в том случае, если консолидировать усилия – в противном случае усилия одной или нескольких стран будут сведены к нулю. Таким образом цивилизационное развитие и решение проблем всеобщего масштаба возможны только в том случае, если выживание человека как вида станет выше экономических и государственных интересов.
Средняя оценка: 4.7 . Всего получено оценок: 1043.
