问伊桑:我们为什么不把垃圾扔到阳光下?

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太阳轨道卫星是研究太阳的好方法,但是与向太阳发射危险废物有关的风险和成本很多。

几万年来,人们对我们的星球和环境几乎没有影响。 即使在考虑到火灾,战争和垃圾的情况下,分布在全球各地的只有几百万人在短时间内只能毒害世界的一小部分。 但是,随着人数的增加和我们的技术能力的提高,我们破坏和破坏生物圈的能力也在增强。 现在,我们有超过70亿人口,当今的环境管理比以往任何时候都更加困难,而且同样重要。 而且自从我们进入太空以来,我们不应该发送最危险和长期的污染物-核废料,危险废料,坚不可摧的塑料等。 -在阳光下? 这是我们的读者问的:
我与人们争论了很多年,认为将放射性废物或太空碎片发送到太阳将太昂贵而且不可能。 根据我对轨道力学的非专业理解,在我看来,我们首先必须加速废物使其离开地球轨道,然后放慢速度使其“落在太阳上”。 我知道这是可能的,因为我们向金星发送了探测,但我无法看到它。 你能帮忙吗?

首先,当然,这在物理上是可能的。 但是我们是否能够做到以及我们是否应该这样做是两个不同的问题。 让我们从实现这种企业所需的条件开始。


联盟号火箭于2009年3月24日在拜科努尔宇宙飞船发射台上就位

我们不会从地球上掉下来,也不会飞入太空,因为地球的引力将我们吸引到地球中心,与地球中心的距离如此之远。 有一定数量的能量使我们处于世界牵引力(重力势能),对于我们在您这里的位置,我们可以计算出两个重要的关键速度。 一个稳定的圆形轨道的速度与我们离地球中心的距离以及逃逸速度有关,在这个距离我们可以不接触地面就可以绕地球移动,而逃逸速度可以使我们逃离地球的引力并进入行星际空间。 就地球而言,我们将需要以7.9 km / s的速度进入轨道,并以11.2 km / s的速度运动以突破引力。 为了让您可以比较,我们的行星在赤道处的旋转速度仅为0.47 km / s,因此我们不会进入轨道。


因此,为了将火箭发射到地球轨道上,我们需要在其中投资尽可能多的能量以加速达到这一速度,这是非常重要的。 但是,自1950年代以来,人类一直在这样做,当您进入轨道时,您会发现通常已经事先知道的令人惊讶的事物:您是一个以极快的速度绕太阳公转的系统的一部分。 地球以大约30 km / s的速度绕太阳运动,因此,您进入轨道的所有物体也将以大约相同的速度绕太阳运动。 如果您需要在太阳下发射东西,则需要以某种方式失去30 km / s的速度。 另一方面,我们距太阳1.5亿公里。 如果我们想完全脱离太阳系,我们只需要增加12 km / s的额外速度(最终达到42 km / s的速度)!



由于进入太空需要大量的能量和提升力,因此我们正在努力使宇宙为我们做尽可能多的工作。 这意味着有必要使用重力操纵 -利用行星的引力特性-到达位于地球轨道内外的太阳系行星。 随着每个行星绕太阳运动,两个重要的物体参与了我们的实验,而宇宙飞船将是第三个。 航天器可以通过两种方式执行重力操纵:

1.您可以指挥飞船,使其越过星球,然后飞到它的前面,由于吊索的作用,它又回到了它的后面。
2.您可以引导飞船,使其在其轨道上经过行星前方,然后飞向其后方,并由于吊索效应而再次面向其。



在第一种情况下,行星拖动船,船拖动行星,以使行星相对于太阳略微加速,其与重力的联系减弱,并且船损失很多速度(由于其质量要小得多) ,并加强与太阳的引力联系,并以低能量进入轨道。 在第二种情况下,一切都以相反的方式进行:行星失去速度,与太阳的联系更紧密,飞船的速度显着增加,并进入高能量的轨道。



在第一种情况下,我们访问太阳系的内部:金星,水星,甚至太阳本身,在第二种情况下,我们到达外行星。 这就是“新视野”到达冥王星的方式,旅行者号探测器完全离开了太阳系!


因此从技术上讲,可以将垃圾发送到太阳。 但是这个想法有很多缺点:

•启动失败的可能性。
•极高的成本。
•将其带出太阳系比将其引导向太阳要容易得多。

联盟号运载火箭的发射历史是世界上最成功的; 1000次发射中有97%成功。 但是,如果我们谈论要向火箭装载要从地球上清除的危险废物,那么即使是2-3%的指标也可能是灾难性的。 想象一下,它们分布在海洋,大气中,人口稠密的土地上,商业,工业或住宅区。 这不会以任何对人类有益的事情结束。


2013年4月19 日用1号Bion-M飞船分离了Soyuz-2.1a火箭

联盟的最大负载为7吨。 假设我们要摆脱所有核废料。 现在,在美国储存了约60,000吨危险废物,全世界有四分之一的核电厂都在该国运营。 即使廉价的导弹发射要花费1亿美元,这也大约是34,000枚装有导弹的导弹,即使我们将失败率降低到0.1%的不切实际值,也就意味着大约有34枚导弹,即25万千克。废物将随机分布在地球上并释放到环境中。


2014安塔雷斯无人火​​箭爆炸

也许当我们拥有可靠且可运行的太空电梯时,此选项将值得考虑。 但是在那之前,必然会发生灾难的代价和信心肯定意味着,将阳光下的废物发射最好留给科幻小说。 我们需要想出自己的方式来处理废物。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN405533/


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