Результаты исследований и экспериментов
|
Скачать 0.85 Mb.
|
|
ЭКСПЕРИМЕНТ «ЭКОН-М» Постоянно меняющаяся экологическая обстановка на Земле требует регулярного контроля среды обитания и принятия мер по её улучшению. Проблемными направлениями создания космических средств мониторинга Земли являются разработка средств и отработка методов наблюдения Земной поверхности с возможностью оперативной передачи информации потребителю для решения целевых задач. Для Российской Федерации, имеющей огромную территорию, в том числе труднодоступные районы, дистанционное зондирование с борта российского сегмента (РС) Международной космической станции (МКС) в силу масштабности, избирательности и оперативности съемок из космоса является наиболее целесообразным методом получения информации о состоянии окружающей среды. Информация об экологической ситуации в различных регионах России, которая могла бы быть получена при систематическом экологическом мониторинге, в первую очередь, с использованием средств космического наблюдения, имеет большое значение для обеспечения безопасности государства. Многие задачи экологии могут быть решены только на основе длительных (многолетних) наблюдений за конкретными, в том числе военными объектами. Эффективное использование экологической информации, полученной с помощью космических средств, базируется на поиске и выявлении информационных признаков поражения местности и объектов как природными явлениями (землетрясения, наводнения, пыльные бури и т.д.), так и антропогенным воздействием. Космическая фотосъёмка (регистрация объектов в различных диапазонах спектра) позволяет получать не только информацию об обстановке на стационарных объектах наблюдения, но и проводить как частную целенаправленную, так и комплексную оценку влияния их деятельности на природную среду, оценивать и прогнозировать экологические последствия жизнедеятельности объектов. Достоинством является многократная фотосъёмка (регистрация) одного и того же объекта при разных условиях наблюдения. Эксперимент «Экон-М» представляет собой комплекс взаимосвязанных операций визуально-приборных наблюдений и фоторегистрации объектов на земной поверхности, выполняемых экипажем и направленных на получение объективной оперативной документируемой информации в условиях космического полёта при использовании имеющейся бортовой аппаратуры и служебных систем пилотируемого космического комплекса. Целью эксперимента является экологическое обследование районов деятельности различных объектов на территории Российской Федерации и зарубежных государств посредством ведения космонавтами визуально-приборных наблюдений с помощью ручных оптических и иных (инфракрасных и т.д.) приборов в условиях космического полёта с борта РС МКС. Актуальность постановки заданной цели исследований определяется потребностью в постоянно обновляемой информации о состоянии окружающей среды, что в сочетании с большими возможностями пилотируемых космических аппаратов (ПКА), может быть положено в основу создания глобальной системы слежения за ее состоянием. В ходе проведения КЭ решаются следующие задачи: • наблюдение экологической обстановки районов деятельности различных объектов на территории РФ и зарубежных государств; • получение оперативной информации в процессе визуально-приборных наблюдений заданных объектов; • экспериментальная отработка методов комплексного наблюдения наземных, морских и космических объектов с использованием фотографической и спектральной аппаратуры; • получение видеоинформации о районах расположения объектов наблюдения для использования при подготовке космонавтов. Методологическую основу проводимого космического эксперимента составляют визуально-приборные наблюдения (ВПН) заданных объектов геосферы через иллюминаторы МКС и фотосъемка природных явлений и экологических нарушений антропогенного характера. Особенностью ВПН земной поверхности с борта МКС в рамках КЭ «Экон-М» является предварительный прогноз зоны наблюдения и оценка возможности проведения эксперимента с учётом влияния параметров обзора поверхности Земли (пространственные, временные и другие показатели); подготовка и проведение фотосъемки объектов с применением бортовых оптико-визуальных средств наблюдения; обработка и предварительный анализ полученной информации и передачи ее на Землю. Объектами исследований в рамках эксперимента «Экон-М» является экологическое состояние атмосферы, почвы, акватории рек, морей и океанов в следующих районах: - порты и военно-морские базы; - нефтяные терминалы; - платформы морского бурения; - промышленные предприятия и предприятия по утилизации химического и ядерного оружия; - авиабазы и аэропорты; - военные полигоны; - районы вооружённых конфликтов; - крупные города; - космодромы и стартовые (наземные и морские) объекты космической инфраструктуры России и зарубежных государств; - районы экологических бедствий, техногенных аварий и катастроф (аварии на АЭС, извержений вулканов, наводнений, пожаров, аномальных явлений в атмосфере и на поверхности Земли, в акватории Мирового океана и т.д.). Ниже представлены результаты наблюдения с борта МКС следующих объектов: вулканы, льяльные воды, районы с интенсивной деятельностью человека, пожары, речные стоки, промышленные районы города Экибастуз. Наблюдение льяльных вод Льяльные (нефтесодержащие) воды, образующиеся в процессе эксплуатации нефтеналивных танкеров и топливных танков судов, а так же от осадочных отложений и «мертвых запасов» (нефтешламы). По своему составу они чрезвычайно разнообразны и представляют собой сложные системы, состоящие из нефтепродуктов, воды и механических примесей. Со временем в них происходит старение осадочных отложений за счёт «вымывания» лёгких фракций, окисления и осмоления нефти, образования коллоидно-мицеллярных конгломератов, то есть сложных многокомпонентных дисперсных систем весьма устойчивых к разрушению, а обработка и утилизация их представляют одну из труднейших задач. Поэтому остро стоит проблема контроля сброса льяльных вод, содержащих в себе нефтепродукты в районах и акваториях портов и морских скважин нефтедобычи. Ниже на фотоснимках (рис. 75-78), в качестве примеров, представлены акватории портов Норфолк (США), Сан-Диего (США), Джибути (Республика Джибути).
Вулканизм Вулканизм сопровождается извержением (выбросом) магмы (расплавленной массы, состоящей, главным образом, из силикатов), паров воды и газа и хорошо наблюдается из космоса. На фотоснимках ниже представлены действующие вулканы. Вулкан Этна - действующий самый большой активный вулкан (стратовулкан) Италии, расположенный на восточном побережье Сицилии, недалеко от городов Мессины и Катании. Сейчас высота Этны составляет 3329 м над уровнем моря (превосходит своего ближайшего «соперника» Везувия более, чем в 2,5 раза). Она нередко меняется от извержения к извержению. Так, в настоящее время вулкан на 21,6 м ниже, чем был в 1865 году. Этна - самая высокая гора Италии южнее Альп. У Этны имеется от 200 до 400 боковых вулканических кратеров. В среднем раз в три месяца то из одного, то из другого кратера извергается лава. А раз в 150 лет извержение разрушает какой-либо посёлок. Но это не останавливает сицилийцев - и они густо населяют склоны Этны, так как благодаря обилию минералов и микроэлементов, содержащихся в остывшей лаве и вулканическом пепле, почва здесь очень плодородна. На склонах Этны выращивают фрукты, оливы, разводят виноградники. Активность вулкана постоянно растет - по совершенно необъяснимым причинам. И это не единственная тайна вулкана. По мнению вулканологов, «дружелюбный вулкан» (как называют Этну местные жители) меняется. Французские и итальянские исследователи предупреждают, что «характер извержений Этны меняется от эффузивного, при котором лава изливается на поверхность медленно и выделяется немного газов, к эксплозивному, взрывному». На протяжении своего существования извержение вулкана Этна происходило около 200 раз. Крайние извержения вулкана Этна произошли: 5 января, 18 марта и 13 апреля 2012 года; 18 марта и 18 апреля 2013 года. Контроль активности данного вулкана с борта РС МКС дает обширную информацию по прогнозированию извержений.
Районы с интенсивной деятельностью человека Высокая степень загрязнения окружающей среды становится обычной нормой индустриальных объектов. Не задумываясь о последствии, человечество беспощадно уничтожает флору и фауну планеты.  Пожары По фотоснимкам представляется возможным оценить площадь пожара, направление его распространения, осуществить координатную привязку к населённым пунктом или другим географическим объектам, спрогнозировать динамику развития события и т.д. Ниже на снимках (рис. 82-85) наблюдаются пожары на территории России, а также других государств.
Наблюдение речных стоков Космические снимки дают представление о влиянии речного стока на взморье. Обильные загрязнения особенно характерны для дельтовых участков рек. К этому приводят эрозия берегов, сели, гидротехнические работы и т.д. Интенсивность механического загрязнения можно установить по плотности изображения водной поверхности: чем светлее поверхность, тем больше загрязненность. В отличие от мелководий загрязнения меняются в зависимости от метеорологических и гидрологических условий. Район г. Новороссийска Город расположен на юго-западе края на побережье Цемесской бухты Чёрного моря. Новороссийск располагается в сейсмоопасной зоне. Летом, особенно в августе, на побережье, а также над акваторией бухты возможно возникновение гроз и смерчей, а также сильных ливней, которые могут вызывать наводнения. Новороссийск - главный центр цементной промышленности на юге России (5 цементных заводов), созданный на базе крупных месторождений высококачественных мергелей. До 2017 года в районе Новороссийска будут созданы две новые военно-морские базы (ВМБ) Черноморского флота. В составе Новороссийской ВМБ размещены: бригада кораблей охраны водного района, батальон морской пехоты, часть авиации Черноморского флота. С 2007 года в собственность Военно-морского флота (ВМФ) вошли причалы бывшего ФГУП «Геопорт». В настоящее время кроме двух причалов ВМБ под базирование кораблей отведено дополнительно пять причалов ФГУП «Геопорт». Данные фотоснимки позволяют произвести оценку влияния горных стоков на взморье, определить размер, конфигурацию, область смещения морских вод, различной степени загрязнения на фоне сезонной циркуляции прибрежных вод, вынос «твёрдого» стока в море под воздействием берегового течения.  Рис. 86. Район г. Новороссийска  Рис. 87. Район г. Новороссийска. Устье р. Цемес Морской порт и г. Поти расположены на западе страны в устье реки Риони на побережье Чёрного моря. Промышленность: машиностроение (судостроение, судоремонт и др.). Сегодня Поти считается одним из главных экономически важных регионов Грузии, а порт Поти ‒ один из крупнейших портов в бассейне Чёрного моря. В районе морского порта находиться судоремонтный завод, нефтеналивной терминал, хранилища нефти и база грузинского ВМФ. Планируется перекрыть реку Риони и создать новые акватории. На фотоснимке (рис. 88) наблюдается вынос речных стоков в Черное море.  Рис. 88. Район г. Поти Экология городов Наблюдение динамики ландшафтов городов, промышленных районов, районов разработки полезных ископаемых одна из основных задач КЭ «Экон-М». Выполнение детализированной фотосъёмки с использование длиннофокусных объективов даёт возможность проследить изменение экологической обстановки исследуемых объектов. Промышленные районы г. Экибастуз Высокозольные угли и их недостаточная очистка золоулавливающими установками на местных ГРЭС-1, 2 и ТЭЦ приводит к значительным выбросам вредных веществ в атмосферу − 45,8% всех выбросов области, из них 94% принадлежат двум электростанциям. На расстоянии до 15 км от этих станций концентрация пыли превышает предельно-допустимая концентрация (ПДК) в 10-20 раз, а сернистый ангидрид и окислы азота обнаружены даже на расстоянии 119 км. Повышенная концентрация ионов последних выявлена и в снежном покрове, в километре от станции велика концентрация титана, в двух − алюминия, железа. Не менее острая проблема города − водоснабжение. Уровень грунтовых вод ежегодно поднимается на 22 см. Изношенные на 80%, а где-то − и на все 100%, водные магистрали города переживают в среднем в день по 15-17 прорывов. Недостаточно эффективна очистка сточных вод, которые, из-за прорывов не доходят до накопителя – оз. Атыгай, растекаются по всей территории. Тем самым происходит вторичное загрязнение воды, в ней накапливаются токсичные элементы и тяжёлые металлы, так что ПДК в питьевой воде по всем контролируемым веществам, в том числе по азоту аммонийному и нефтепродуктам, в Экибастузе превышены. На рисунках 89-91 показан промышленный район г. Экибастуз (Казахстан). Приведенные снимки позволяют детально изучить состояние экологической обстановки этого района.  Рис. 89. Увеличенный снимок района г. Экибастуз  Рис. 90. Загрязнение снежного покрова угольной пылью от разрезов  Рис. 91. Озеро Жингылды, ГРЭС-1 Экибастузская ГРЭС-2 является казахстанско-российским совместным предприятием и двумя энергоблоками способна вырабатывать 1 ГВт электроэнергии. Этого вполне достаточно, чтобы обеспечивать железные дороги Казахстана, космодром Байконур, канал «Иртыш-Караганда» и северные области страны. Труба Экибастузской ГРЭС-2 самая высокая труба в мире и составляет 420 м (занесена в Книгу рекордов Гиннеса). На рисунке 92 показан мониторинг стока вод от ТЭЦ в оз. Туз (Джаксытуз) в зимний период.  Рис. 92. ТЭЦ, оз. Туз На основании представленных фотоснимков можно сделать вывод, что экологическая обстановка в данном районе остаётся на крайне низком уровне. Фотоснимки, выполненные в зимний период, наглядно показывают площадь загрязнения от добычи угля в угольных разрезах, от работы ГРЭС-1, 2, ТЭЦ.  Рис. 93. Совмещённые два снимка оз. Жингылды, ГРЭС-1, ТЭЦ и оз. Атыгай Имея статистические данные, при обработке фотоснимков исследуемых объектов, можно делать прогнозы по дальнейшему развитию экологической обстановки в данных районах и регионах. Полученные результаты в ходе выполнения эксперимента «Экон-М» подтверждают не только возможность проведения мониторинга чрезвычайных ситуаций, опасных геофизических процессов и природных катастроф, в частности экологически загрязненных промышленных районов, рек, акваторий, пожаров, наводнений, но и возможность повышения его эффективности путем реализации регулятивного правила проведения КЭ. Результаты наблюдений позволили при различных оптико-геометрических возможностях отследить динамику «жизнедеятельности» объектов и их экологическое состояние. В целом полученная в ходе проведения КЭ «Экон-М» информация является источником для оценки экологического и функционального состояния объектов. Результаты реализации КЭ «Экон-М» используются: • для формирования базы данных по экологическому обследованию районов деятельности различных объектов на территории РФ и зарубежных государств, с целью разработки мероприятий по обеспечению экологической безопасности деятельности Вооруженных сил РФ; • для оценки местоположения и состояния заданных объектов и пополнения базы данных в формулярах на них; • для оценки последствий экологических бедствий, техногенных аварий и катастроф, извержений вулканов, наводнений, пожаров, аномальных явлений в атмосфере и на поверхности Земли, в акватории Мирового океана и др.; • для получения новой информации об объектах в различных диапазонах спектра; • в подготовке космонавтов по видеоматериалам районов расположения объектов наблюдения. Полученные результаты в ходе реализации КЭ «Экон-М» могут быть положены в основу алгоритмического и программного обеспечения комплексной системы мониторинга наземных объектов с использованием космических аппаратов (в том числе беспилотных), а также системы поддержки экипажа, используемой на борту МКС, для эффективного и качественного выполнения космических экспериментов, связанных с решением задач методом дистанционного зондирования Земли. |
||||||||||||||||||||||
Похожие:
 |
Программа модуля составлена в соответствии с Федеральными государственными... Целью данной дисциплины является сформировать у студентов способности: использовать компьютерные технологии для организации экспериментальных... |
 |
Тема современные методы системных исследований Основные направления социологических исследований. Методы, используемые в рамках социологических исследований. Методологическая стратегия... |
|
Набор для экспериментов прекрасная возможность погрузиться в удивительный... Набор для экспериментов – прекрасная возможность погрузиться в удивительный микромир. Занятия с этим набором будут интересны и детям,... |
|
Новосибирск В монографии приведены результаты теоретических и практических исследований в области контрактивной биоэлектрокинетики, позволяющие... |
|
4 класс Результаты освоения учебного предмета Личностные результаты Личностные результаты: воспитание патриотизма, чувства гордости за свою Родину, российский народ и историю России |
|
Институт ядерных исследований учёный совет Институт ядерных исследований Российской академии наук образован в 1970 году для создания экспериментальной базы и проведения фундаментальных... |
|
«здоровье» подсевшие на игру Результаты недавних исследований показывают, что в некоторых школах страны до 80% учеников всерьез «подсели» на азартные игры».... |
|
Научные разработки ниу рамн практическому здравоохранению (выпуск четвертый) Результаты научных исследований, готовые к практическому применению, обобщены Организационно-аналитическим управлением рамн по материалам,... |
|
Райнер Пацлаф "Застывший взгляд" Излагаемые им новые, подчас неожиданные результаты исследований подтверждают вывод, что воздействие телевизионных образов на физиологию... |
|
Стратегическая программа исследований Состояния и тенденции развития исследований и разработок в сфере деятельности платформы |
|
1. Результаты биоиндикационных исследований с использованием амфибий Проведена оценка пресса антропогенной нагрузки на водные экосистемы морфофизиологическими индикаторами и цитогенетическим подходом... |
|
Психология рекламы К отрасли психологической науки. В ней наиболее полно представлены основные теоретические направления, история развития психологии... |
|
В. А. Гага и др. Мотивационные элементы организационных отношений... Тношений мотивационных систем в производственных и банковских корпорациях. Представляет собою: результаты исследований В. А. Гаги... |
|
Подготовка пациента к сдаче анализов Строгое соблюдение пациентом правил подготовки к лабораторному исследованию крайне важно для получения точных результатов. Очень... |
|
Видев и увидя: жизнь и смерть нестандартных деепричастий Исаченко [1960]. Так, например, обстоит дело даже в очень подробной и представительной «Морфологии» Санкт-Петербургского университета... |
|
Результаты экспериментальных исследований влияния Мфт при помощи преобразователя частоты. Натяжение в набегающей ветви кви измерялось тензодатчиком и регистрировалось тензостанцией.... |