CC BY
251
ская оценка некоторых факторов окружающей среды. Имеет 79 опубликованных работ.
Сизиков Анатолий Михайлович - канд. хим. наук, доцент, заведующий кафедрой «Инженерной экологии и химии» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - инженерная защита окружающей среды. Имеет 131 опубликованную работу.
Александрова Татьяна Витальевна - аспирант Сибирской государственной автомобильнодорожной академии. Основное направление научных исследований - генотоксическая оценка некоторых факторов окружающей среды. Имеет 7 опубликованных работ. E-mail: Nagini-
snake@yandex. ru
Статья поступила 22.04.2009 г.
УДК 502.7: 522 + 533.6: 622.233.6
АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ В ОСВОЕНИИ КОСМОСА
С.В. Жаров, канд. техн. наук, доц.
Аннотация. На основании выполненных исследований определены важнейшие экологические проблемы, связанные с освоением космического пространства Россией, США, Китаем и другими странами. Рассмотрен и проанализирован ряд нарушений документов международного природоохранительного права и некоторые другие экологические аспекты исследования космоса, проводимого с помощью запусков на околоземные орбиты и к другим планетам космических аппаратов с Байконура, Плисецка, мыса Канаверал и других космодромов мира.
Ключевые слова: орбитальный мусор, искусственные спутники Земли, Международная космическая станция, озоновый слой, безопасность жизнедеятельности.
Введение
Уже первые запуски искусственных спутников Земли и полет в загадочный космос первого человека Юрия Гагарина заставили нас впервые задуматься о том, что все мы являемся членами экипажа звездолета, называемого Землей, и что ресурсы этого вроде бы огромного корабля на самом деле исчерпаемы.
Первопроходцам эпохи освоения космического пространства К. Циолковскому, Ф. Цандеру, В. фон Брауну, Н. Кибальчичу, Р. Годдарду, Г. Оберту, С. Королеву, В. Глушко, М. Янгелю, В. Челомелю уже было ясно, что, являясь неиссякаемым источником научных открытий, ближний и дальний космос, удивительный мир планет, звезд и галактик, не только таит в себе множество опасностей, но и отличается чрезвычайной хрупкостью и уязвимостью. Недаром девизом Детского фонда ООН является выражение: «Земля не оставлена нам нашими родителями, она выдается нам в долг нашими детьми».
Генезис космического мусора
Официальный прорыв великих держав СССР и США в околоземное пространство начался в 1957 г. и включал исследования в области милитаризации космоса, гидрометеорологии, коммутационных систем и, позднее, экологии и ряда других наук о Земле. Разрабатываются иннова-
ционные технологии и почти ювелирная техника для изучения Луны, Марса, Венеры, Солнца и других объектов ближнего космоса. Начиная с 70-х годов, Франция, Япония, Индия, а позднее Канада, Англия, Израиль, КНДР самостоятельно запускают свои ИСЗ. Уже в XXI веке начала реализовываться весьма амбициозная программа освоения космического пространства Китайской Народной Республики. Но и до настоящего времени должная координация международных отношений по прорыву в космос отсутствует, что ведет к неоправданному расходу огромных средств.
Достоверный сбор, накопление, обработка, хранение и использование всех видов экологической информации сегодня уже невозможны без организации всемирной мониторинговой системы, обеспечивающей контроль над состоянием важнейших природосоставляющих компонентов, включая космическое пространство. В такой глобальной службе должно быть развернуто достаточное количество наземных станций с соответствующими датчиками, позволяющими оценивать сейсмическое состояние Земли, физикохимические параметры атмосферы, гидросферы и литосферы. Эти станции по аналогии с системой КОСПАС - САРСАТ, предназначенной для регистрации сигналов бедствия от морских и воздуш-
ных судов, а также современные навигационные спутниковые комплексы (российский ГЛОНАСС, американский GPS, европейский Galileo и китайский Compass), должны иметь электронное оборудование, с помощью которого кодированная информация будет поступать в центры обработки.
В США глобальная навигационная система Navstar / GPS начала создаваться с 1978 г., а в Советском Союзе ее аналог, названный «Ураганом» (ныне ГЛОНАСС) - с 1976 г. Обе системы
близки по назначению, техническим характеристикам и точности определения месторасположения объектов потребителей. Работа GPS находится сегодня в достаточно эффективно налаженном режиме, и число ее потребителей приближается уже к миллиарду. А практически разрушенная в 90-е годы из-за недостаточности финансирования ГЛОНАСС переживает сейчас период быстрого восстановления и перевода на полную проектную мощность, см. таблицу 1.
Таблица 1 - Характеристики действующих спутниковых навигационных систем
Показатели Система
GPS ГЛОНАСС
1 Общее количество спутников 24 (3), реально - 30 с увеличением до 48 24, сегодня на орбитах 16
2 Число орбитальных плоскостей 6 3
3 Количество спутников в каждой орбите 4 8
4 Гарантийный срок эксплуатации одного спутника, лет 10 3 - «Ураган», 7 - «Ураган-М», 10... 12 - «Ураган-К»
5 Территория покрытия сигналом Вся поверхность земного шара Вся поверхность земного шара (сегодня - до 90 % территории России и до 60 % поверхности земного шара)
6 Точность определения местоположения потребителя сигнала, м 100 (гражданский компонент), 1 (военный компонент), 1 (с наземной коррекцией), сегодня 2,6 при использовании спутника Bloc II R 30.60 при использовании «Урагана», 5.10 - «Урагана-М», 1.3 - «Урагана-К», сегодня - 4,5 с наземной коррекцией
7 Точность определения скорости движения потребителя, м/с 10 (гражданский компонент), 0,1 (военный компонент) 15 - «Ураган», 0,05 - «Ураган-М»
Космическое пространство является по существу для человека все еще новой, недостаточно обжитой сферой, однако и туда уже перекочевала наша извечная проблема «неуправляемой свалки», проблема бессистемного и безудержного засорения окружающей среды. Отработавшие ступени ракетоносителей, разгонные блоки, обломки и осколки от столкновений, взрывов и прочих аварийных ситуаций, элементы оборудования, потерянные во время работ в открытом космосе, становятся сегодня серьезной угрозой для жизнеобеспечения действующих космических аппаратов (КА).
К настоящему времени в каталоге NASA насчитывается уже около 13 тысяч искусственных объектов, засоряющих околоземное пространство, в том числе более 3 тысяч уже не функционирующих ИСЗ, а обломков раз-
мером до 5 см уже сотни тысяч. Но, кроме них, вокруг Земли вращаются и десятки миллионов более мелких объектов, представляющих собой куски и кусочки металлов, пластмасс, обрывки и ошметки обшивки, оснастки и защитных покрытий космических изделий. Подсчитано, что общая масса этого, так называемого «космического мусора», в 150000 раз превосходит массу находящейся на тех же высотах над Землей естественной космической пыли. Огромная скорость движения таких мелких предметов - до 35000 км/ч - делает столкновение с ними очень опасным. Установлено, например, что удар алюминиевого шарика диаметром в 1 см о борт космического корабля равнозначен столкновению со стальным сейфом массой в 200 кг, летящим со скоростью 100 км/ч [1, 3].
Наблюдения показали, что орбитальные отходы имеют тенденцию к «саморазмножению» -каждое столкновение тех или иных структур космического мусора порождает тысячи новых осколков, вероятность контактов с которыми непрерывно возрастает [4, 5, 7].
За засоренность приземного космического пространства осваивающим его странам приходится расплачиваться, в частности, за счет дорогостоящего экранирования самых уязвимых элементов КА. Так, авторы последней модификации американской Международной космической станции (МКС) вынуждены были увеличить ее массу на 5 т. из-за необходимости именно такой защиты. Изучаются варианты снижения опасности столкновения космических судов с околоземным мусором при помощи маневрирования. С этой целью NASA уже предложен проект контролирующей полеты МКС наземной радиолокационной системы стоимостью 20 млн. долларов.
Таким образом, сегодня конструкторам орбитальной техники приходится учитывать те многие неприятности, которые они сами и создали. Не случаен тот факт, что космическая среда вокруг Земли, которая по идее должна быть кристально чиста, становится похожей на «коктейль грязи».
Наземные приборы, предназначенные для наблюдения за дальними галактиками, все чаще попросту «слепнут». И дело тут не только в космической пыли, техногенном мусоре и множестве ИСЗ, хотя и они являются существенной помехой для радиоастрономов. Над нашей планетой сегодня кружат 44 ядерные энергетические установки. Большей частью это реакторы спутников, завершивших свою работу, и, чтобы они не упали на Землю, их
В настоящее время при существующем темпе запусков КА количество их фрагментов на околоземных орбитах в среднем увеличивается ежегодно на 5%. Возрастание же числа мелких осколков, не контролируемых службами слежения за космосом, предполагается еще более активным.
поднимают на более высокие стационарные орбиты. Однако такие реакторы еще излучают, что ощущается за сотни километров. Поэтому, например, в проекте небесной обсерватории, разрабатываемой сегодня NASA, предусматривается ее двойная защита от радиации.
Большая часть фрагментов космического мусора со временем, в зависимости от первоначального расположения их орбит и массы, постепенно входит в плотные слои атмосферы и сгорает, но отдельные предметы представляют серьезную опасность, так как достигают все-таки поверхности Земли.
Наряду с общим ростом орбитального мусора, характерным является и расширение объема его распространения в околоземном пространстве. Как показывают наблюдения, после самопроизвольных взрывов космических объектов образовавшиеся обломки собираются в кольца на достаточно узких полосах орбит, незначительно отличающихся углом наклона (обычно не более одного градуса). Но со временем плоскости орбит расходятся, и обломки начинают распределяться по всему окружающему пространству, а траектории их полета опоясывают весь земной шар тонкой оболочкой, оставляя свободными лишь зоны над полюсами.
Наиболее высокая концентрация космического мусора характерна для диапазона высот от 300 до 1600 км, где риски столкновения КА с мелким осколком техногенного происхождения стали приближаться к вероятности встречи с метеоритом тех же размеров [3].
Современное представление о распределении каталогизированных космических объектов и частиц космического мусора, вращающегося вокруг Земли, описано в таблице 2.
Проблема утилизации космического мусора остается даже при нормальном функционировании ИСЗ с ядерным топливом на борту, которого по зарубежным данным насчитывается не менее одной тонны (урана-235 и продуктов полураспада). Многие ученые считают, что ядерные реакторы должны быть уничтожены и
Таблица 2 - Некоторые параметры орбитального мусора
Тип орбит вращения Количество
действующих и отработавших КА последних ступеней обломков и фрагментов КА
Низкие 16 9,2 142,2
Средней высоты 3,3 4,2 11,7
Геосинхронные 4,7 1,8 6,9
ИТОГО 24 15,2 160,8
впредь не допускаться в ближний космос, поскольку такое соседство потенциально опасно для Земли. Ведь известны случаи, когда из-за технических неполадок радиоактивные материалы попадали сверху в атмосферу и даже на поверхность нашей планеты. Один из таких инцидентов произошел в 1987 г., когда советский спутник «КОСМОС-954» вошел в плотные слои атмосферы и разрушился над территорией Канады. В 1964г. не вышел на орбиту и выбросил в атмосферу весь свой запас радиоактивного плутония американский ИСЗ «SHIP - 9А».
Специалисты подсчитали, что из каждых 159 обломков КА, достигших поверхности Земли, один с высокой степенью вероятности может серьезно ранить и даже убить человека. Начиная с октября 1957 г. и по сегодняшний день, более тысячи искусственно созданных предметов «вернулись» из космоса на Землю. Часть четвертого советского спутника упала, к счастью, без последствий, на пересечении улиц Оттава и Пари-авеню в городке Манитовок (штат Висконсин, США). Деталь, потерянная космическим кораблем, идентификация которой результатов не дала, попала в 1969г. в японское торговое судно, ранив при этом пятерых моряков. Еще один известный случай - падение американской станции «SKYLAB» массой 75 т. в 1979 г. в Австралии.
Пока еще освоение космоса не дало человечеству «тонны хлеба и бездну могущества», зато огромное количество космического мусора - реальный факт. Поэтому в декабре 1989 г. ООН приняла резолюцию по борьбе с методическим засорением окружающей среды ведущими космическими державами.
Результаты исследований, проведенных в Брауншвейгском университете (ФРГ), показали, что в течение ближайших 50 лет число вращающихся вокруг нашей планеты обломков достигнет предельно допустимого количества, которое может привести к катастрофическим последствиям, так как в космосе сформируется пояс малоразмерных частиц и это сделает невозможным космические полеты на несколько десятилетий вперед.
Подсчитано, что вероятность столкновения КА с космическим мусором с катастрофическими последствиями (т.е. до полного разрушения аппарата) составляет сегодня 3,7%, а опасность, не грозящая катаклизмом - 20 % [1, 3, 6].
Одним из способов борьбы с орбитальными техногенными отходами является создание космических мусоросборников. Такие управляемые с Земли автоматизированные системы снимут с орбиты наиболее ценные ИСЗ, возвратят их для ремонта или отправят
на долговременные обитаемые МКС. Те же КА, которые восстановлению не подлежат, демонтируют, разрежут на части и упакуют в транспортные контейнеры.
Сложнее всего выловить мелкий мусор, который уже успел распространиться в космосе. Один из предлагаемых способов - использование своеобразных ловушек, выполненных из тончайших металлических сетей с использованием в качестве «приманки» зарядов статического электричества, под воздействием которых мелкие частицы слипаются в более крупные и прочные агрегаты.
Другая технология - использование особого щита, в роли которого выступит тонкий слой пластической пленки. Упакованный в плотный сверток, он выводится на орбиту и разворачивается, образуя диск диаметром около 10 км. Затем диск начинает тормозить скорость ударяющихся в него частиц космического мусора, замедляя ее настолько, что, в конце концов, они, двигаясь вниз, сгорят в плотных слоях атмосферы.
Последние новости из космоса
События последних дней являются веским подтверждением высокой опасности процесса освоения человеком космического пространства. 10 февраля 2009 г. на высоте примерно 790 км над территорией Центральной Сибири было зарегистрировано неожиданное столкновение двух достаточно крупных искусственно созданных космических объектов: американского телекоммуникационного спутника «IRIDIUM-33» массой 560 кг и нефункционирующего с 1995 г. российского спутника «КОСМОС-2251» массой 900 кг.
Считается, что этот инцидент был первым в космической летописи случаем прямого столкновения искусственных спутников Земли. Как сообщили многие новостные телепрограммы и крупнейшие газеты мира в результате этой катастрофы оба спутника полностью разрушились, и образовалось два облака крупных обломков и пыли, которые кружат теперь над планетой на высоте от 500 до 1300 м, что представляет реальную опасность для многих действующих КА. По российским данным в этом новообразовании отслеживается 38 крупных фрагментов, а по сообщениям американской стороны их около 600. В NASA считают также, что сформировавшийся при столкновении «космический коктейль» представляет вероятную угрозу для 20 действующих американских спутников, орбитальному телескопу «HUBBLE», находящемуся на высоте 565 км и обитаемой МКС, кружащейся на высоте 354 км.
12 марта с.г. угроза для жизнедеятельности экипажа МКС-18 и самой станции стала
актуальна: космонавты получили указания от обоих Центров управления полетом срочно укрыться от приближающегося со скоростью 9 км/с космического обломка диаметром 12,5 см в отсеках транспортного корабля «Союз». Как оказалось командир экспедиции Майкл Финк, астронавт Сэнди Магнус и бортинженер Юрий Лончаков после получения этой экстренной информации просто не успевали ни выполнить необходимые операции по переводу МКС на другую орбиту, ни произвести расчеты по уточнению траектории приближающегося к ним обломка. Все трое смогли быстро надеть скафандры и перейти в «Союз», не закрывая полностью стыковочный люк. Они были готовы в случае попадания космического осколка в обшивку орбитального комплекса и его разгерметизации стартовать на транспортном корабле обратно к Земле, либо быстро вернуться на свою станцию. Однако обломок прошел мимо, примерно в 800 м от станции, и экипаж, благополучно пережив неприятные 11 минут, вернулся на свои рабочие места.
Последующий анализ описанного риска показал, что его причиной оказался каталогизированный NASA как космический объект 25090 РАМД - деталь разрушенного двигателя ИСЗ. К сегодняшнему дню МКС совершила свыше 60 тысяч витков вокруг Земли, и маневры по корректировке орбиты станции с целью отклонения от встречи с фрагментами космического мусора выполнялись уже 8 раз, а эвакуация людей в транспортный корабль проводилась также не впервые. Подобные операции осуществлялись и на орбитальном комплексе «Мир».
23 марта с.г. была осуществлена в штатном режиме стыковка мКс с американским Space Shuttle (космическим челноком) «DISCOVERY». К этому времени наземные космические службы в Хьюстоне и Королеве идентифицировали, по меньшей мере, еще три объекта, представляющих реальную опасность для обитаемых космических аппаратов. Это фрагмент разгонного блока, массой около 1 кг, который был задействован в 1993 г. при
формировании американской навигационной системы GPS; осколок спутникового ракетоносителя китайского производства размером около 10 см и обломок советского спутника «КОСМОС-1275». Пути следования всех этих трех объектов вписывались в зону опасности вокруг МКС радиусом в 4,5 км. Чтобы избежать столкновения «DISCOVERY» выполнил коррекцию месторасположения МКС в космическом пространстве с переводом ее на другую более надежную орбиту.
В результате активизации перечисленных ситуаций опасность воздействия космического мусора на КА еще больше возросла, так в NASA было установлено, что вероятность столкновения «DISCOVERY» с космическими обломками увеличилась на 6 %.
Экологические риски и негативные последствия прорыва человека в космос
В распоряжении человечества только 50 лет. Если не будут приняты рекомендуемые учеными профилактические меры, то даже запуск одного ИСЗ может оказаться рискованным делом и космическая эра в истории Земли бесславно закончится. Однако, скорее всего за этот период околоземное пространство начнут все-таки планомерно очищать. На комплексное освоение космоса уже потрачено свыше 500 миллиардов долларов. Стоимость же проекта по очистке околоземного пространства от космического мусора составит еще несколько миллиардов.
Но не только космическая свалка тревожит общество. Отработавшие первые и вторые ступени ракетоносителей (РН), а также их фрагменты падают на земную поверхность и акваторию океанов, нанося в отдельных случаях непоправимый экологический ущерб нашей планете.
Другой вид опасности представляют собой газообразные выбросы ракетных двигателей в атмосферу и нарушение целостности ее озонового слоя. Особенно неблагополучны в этом отношении американские Space Shuttle («Шатллы»), см. таблицу 3.
Таблица 3 - Характеристика выбросов РН в атмосферу
Тип Химический состав выбросов в атмосферу продуктов сгорания ракетного топлива, мг/дм3
ракетоносителя Н2О СО СО2 Н2 оксиды N HCL AL2O3
Зенит 115 98 186 2 - -
Атлас-Центавра 51 23,5 45 0,9 - - -
Ариан-4 83 99 68 1,4 94 7,8 10,7
Энергия 1084 340 649 27 - - -
Шатлл 727 326 13 52 88 225 310
Для эффективной борьбы с орбитальным техногенезом предполагается прекратить несанкционированное уничтожение вышедших из-под контроля или отработавших свой эксплуатационный срок космических аппаратов. Известно, например, что российская станции «Мир» после завершения работы в 2001 г. была благополучно и без экологических изъянов затоплена в Тихом океане. А несоблюдение соответствующих норм международного права привело к тому, что в 2007 г. Китай точным попаданием боевой ракеты «ликвидировал» свой неисправный метеоспутник. Военно-космические силы США также собираются уничтожить свой собственный «спутник-шпион размером с грузовик, содержащий токсичные материалы» путем одновременного испытания нового вида космического оружия [6].
Имеет место ещё одна очень серьезная, но не достаточно изученная медикобиологическая проблема: неуправляемый вынос в открытый космос болезнетворных бактерий земного происхождения.
Следует отметить урон для среды обитания, особенно в районах, непосредственно прилегающих к космодромам, который наносится де-факто самим запуском космических аппаратов, а также «нештатными» ситуациями, возникающими в результате аварий, разрушения и падения на землю космической техники. Считается, что максимальную угрозу для жизни людей, животного и растительного мира представляют проливы токсичного ракетного топлива.
В мире насчитывается уже 28 национальных космопортов, не считая международный частный космодром «Sea Launch» (21 запуск). К наиболее известным, кроме Байконура-Байтерека, Плисецка, Сары-Шагана, Свободного и американского космического центра им. Д. Кеннеди, относятся: бразильский Алькантара, израильский Палмахим, англо-австралийский Вумер японские Танегасима и Утиномура, китайский Цзюцюань и индийский Мусудан.
Но даже и запланированное приземление отделяющихся частей каждого ракетоносителя не может не представлять собой реальную опасность для населения и объектов Кызылординской, Карагандинской областей и Алтайского края. Экологические риски, допускаемые российской космической отраслью, по-прежнему усугубляются применением в качестве ракетного жидкого топлива для «Протонов» высокотоксичного несимметричного диметилгидрозина H2N - N(CH3)2 или НДМГ, известного больше под названием «гептил».
Гептил - вещество, представляющее собой горючую, летучую и ядовитую жидкость с харак-
терным аммиачным запахом. Гептил растворим в воде, а в воздухе образует пары белого цвета, которые скапливаются в пониженных местах. Горит с образованием циана и оксидов азота. При отравлении гептилом возможны поражения печени, отек легких, ведущие к летальному исходу. Обычные резиновые перчатки и сапоги, матерчатые комбинезоны от гептила не защищают, а его нейтрализация очень дорога.
Другой вид опасности представляют собой газообразные выбросы ракетных двигателей в атмосферу. Особенно неблагополучны в этом отношении американские «Шатллы», в составе продуктов сгорания топлива которых содержится 327 мг/дм3 оксида углерода, 88 мг/дм3 оксидов азота, 225 мг/дм3 хлористого водорода и 310 мг/дм3 оксида алюминия, что примерно в 1,6 раз превышает объем тех же видов выбросов двигателей российского ракетного комплекса «Энергия» [5, 6, 7].
Потери атмосферой аллотропического кислорода и стабилизация озонового слоя
Известно, что запуски космических ракет напрямую связаны с рисками погодных аномалий, ухудшения самочувствия людей с ослабленным иммунитетом и необратимого истощения озонового слоя в атмосфере. Так, например, если обеспечить ежесуточные старты в космос известных «Шатллов» в течение только одного года, то озоновая оболочка нашей планеты полностью исчезнет. Если же принять за критерий оценки наносимого земной природе ущерба количество уничтоженного озона, приходящегося на единицу полезного груза ракетоносителя, то наша «Энергия» в тысячи раз безопаснее «Шатлла». В то же время используемый в России космический комплекс «Протон» в 2,5 раза грязнее «Энергии», хотя значительно безопаснее таких зарубежных РН, как «Дельта» и «Ариан» [6].
Угроза истончения «озонового зонтика» Земли разделила сегодня ученый мир на два противоположных лагеря: ортодоксов-скептиков, согласно расчетам и прогнозам которых к 2041 г. льды Арктики окончательно растают, и оптимистов, не признающих убедительность доводов своих противников и аргументировано доказывающих реальность затягивания озоновых дыр и безоблачность будущего землян.
Тревожные сигналы о необратимости влияния техногенеза на сохранность озонового слоя нашей планеты начали поступать более 30 лет назад. С началом космических исследований было обнаружено аномальное нарушение целостности озоновой оболочки над Антарктидой, а позднее, над Арктикой и Сибирью. Были установлены и источники негативного явления - это
загрязнение атмосферы оксидами азота, содержащимися в извержениях вулканов, шлейфах дыма от лесных и степных пожаров, выбросах и выхлопах летательных аппаратов, автомобилей, кораблей, котельных и тепловых электростанций. Но главным врагом озона оказался фреон, используемый в криогенных системах промышленных и бытовых холодильников, кондиционеров и в аэрозольных баллончиках. Причем одна единственная молекула фреона может стать причиной последовательности реакций, обусловливающих исчезновение множества молекул озона, а время жизни самых опасных фрео-нов - от 70 до 100 лет.
В 1987 г. на Международной конференции в Канаде был принят так называемый Монреальский протокол, призванный приостановить активное воздействие человека на озоновый слой. Сегодня он ратифицирован более чем 180 странами мира.
Постоянный контроль за состоянием и возможными изменениями озонового слоя в атмосфере Земли над территорией государств СНГ осуществляет Центральная аэрологическая обсерватория (ЦАО) Росгидромета с помощью собственной сети озонометрических станций и американской спутниковой системы TOMS / OMI. Оперативный мониторинг, диагностика и анализ озоновой обстановки выполняются с использованием банка информационных данных центра международной озонометрической сети WOUDS (Канада) и спутниковой аппаратуры на ИСЗ «Nimbus-7», «Метеор-3» и «Earth-Probe».
Изменчивость общего содержания озона (ОСО) над территориями России, Казахстана, Беларуси и Украины в 2003.2008 гг. измерялась 32 станциями (в том числе 11 вне территории СНГ). Средние значения ОСО над большей частью контролируемого пространства за все время наблюдения не превышало предельно допустимых концентраций в рамках официально утвержденных международных норм. В то же время средние значения ОСО, определенные на станциях Ханты-Мансийск, Омск, Красноярск, Витим, Мурманск, Санкт-Петербург и Тура отклонялись от норм с дефицитом в 9 %.
Экспертно-аналитическая оценка результатов ОСО производилась для России с делением ее территории на отдельные регионы со сравнительно однородным содержанием озона над каждым из них: Север ЕТР (Европейской территории России) (5 станций), Юг ЕТР (6), Западная Сибирь (5), Восточная Сибирь (6) и Дальний Восток (6 станций).
Озоновый слой в течение исследуемого периода был близким к норме на юге Европейской части страны и на Дальнем Востоке. В Западной
же и Восточной Сибири содержание озона было аномально низким весной, летом и осенью, а в зимние месяцы в начале и в конце года оно было существенно выше нормы. Особо малые концентрации были характерны для Севера ЕТР.
Мировая наука выработала следующий план действий для защиты “озонового зонтика” Земли: уменьшить, а затем и полностью исключить использование фреона на планете, разработать и внедрить в производство новые методы и средства, в том числе и нанотехнологии, позволяющие значительно сократить массовые выбросы оксидов азота, углерода и серы в атмосферу.
Есть предложение доставлять в озоновую оболочку Земли вещества, которые нейтрализуют действие фреона. Другой вариант - вырабатывать озон, создавая в атмосфере искусственные молнии или облучая ее верхние слои ультрафиолетовым лазером. Однако все эти методы очень сложны и дороги. В то же время технически доступным является создание электрического разряда в верхних зонах атмосферы с помощью радиоволн высоких частот. Для этого российскими физиками предложено использование нескольких антенн, сфокусированных в одну точку озонового слоя с тем, чтобы получить высокую концентрацию энергии радиоволн, что может полностью разрешить всю озоновую проблему Земли [4, 5, 6].
Вывод
Будущее экологического здоровья околоземного пространства находится в прямой зависимости от долгосрочного планирования по рациональному освоению космоса. Многие считают, что сегодня дальнейшее развитие космонавтики вошло в антагонистическое противостояние с состоявшимся научно-техническим прорывом в области передовых информационных технологий. Они полагают, что виртуальная субстанция, спрятанная внутри компьютеров и Интернета, активно пожирает энергию миллионов людей, которая при ином стечении обстоятельств была бы направлена на оперативное и эффективное освоение ближнего и дальнего космоса. Однако на самом деле описываемая коллизия имеет более реальное истолкование: неуклонный рост и постоянное совершенствование вычислительной и управляющей техники, появление компактных, легких и емких носителей информации, портативных и надежных средств связи и программного сопровождения к ним обеспечило благоприятные условия для создания новых поколений космических аппаратов, обладающих невиданными ранее возможностями. В результате уже к середине 90-х годов прошлого века из космоса стали поступать насыщенные недоступной прежде информацией изображения исследуемых
объектов. Мы совершенно по-новому увидели Землю, Луну, Марс, Венеру и другие планеты, астероиды и кометы. Вслед за уникальными советскими луноходами появились американские юркие, живучие и многоцелевые марсоходы. Располагаемая сейчас космическими державами база данных непрерывно пополняется информацией с бортов «Пионера-10», «Вояджера-1», «Вояджера-2», изучающих тайны Вселенной уже далеко за пределами Солнечной системы. Прекрасно работает метрологическое оборудование КА «Кассини», исследующего кольца и спутники Сатурна, а отделившийся от этого корабля спускаемый аппарат «Гюйгенс» целенаправленно анализирует поверхность Титана. Окрестности Юпитера и саму планету зондирует сегодня станция «Новые горизонты», Венеру - «Венера-экспресс», Меркурий - «Мессенджер». В атмосфере Марса барражирует целая флотилия орбитальных систем: «Марс Риконнисэнс Орби-тер», а поверхность красной планеты осваивают марсоходы «Спирит» и «Оппортунити». На Землю возвратился модуль «Стардаст», доставивший образцы частиц из хвоста кометы Вильда-2, межпланетный зонд «Розетта» вскоре достигнет кометы Чурюмова-Герасименко.
Пилотируемая космонавтика переживает сейчас свое второе рождение. Создаются кратко- и долгосрочные программы России, США, Китая и Европейского космического агентства (ЕКА). На смену программе «Аполло» NASA разрабатывает новый многоцелевой корабль «ORION». ЕКА планирует в ближайшее время вывести на околоземную орбиту уникальный телескоп «DARWIN».
В то же время глобализация уже достигнутых результатов научно-технического прогресса в ракетостроении для создания международных систем освоения космоса и обеспечения их надежными средствами экологической безопасности все еще остается недоступной. А запуск с поверхности нашей планеты космического объекта любого назначения по-прежнему связан с целым комплексом пока еще неразрешимых проблем, нуждается в постоянном жестком контроле и должен сопровождаться внедрением уже разработанных систем защиты от негативных последствий.
Очевидно, что дальнейшее развитие российской науки и техники в области освоения космоса уже нельзя рассматривать без интеграции в новые, экологически безупречные технологии. Первыми шагами в этом направлении будут строительство космопорта нового поколения и выход
на серийное производство приходящей на замену «Протонам» «Ангары», безопасность топлива для которой отвечает всем международным стандартам. Вторыми - создание межпланетного корабля нового поколения с высадкой человека на Луне и Марсе.
Библиографический список
1. Филатов Ю.Ф. Война в космосе против мусора // Техника молодежи, № 2. - М.: 1990. - С. 51-52.
2. Хлебодаров Н.С. Озонная дыра: измерить или заштопать // Техника молодежи № 5. - М.:1988. - С. 3638.
3. Scientists find Ozon-Destroying Molecule // Nasa Goddard Space Flight Center / 09.l0.2006.
4. Жаров С.В. К вопросу интеграции современных экологических проблем планетарного характера // Материалы II Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии». - Караганда: КарГУ им. Букетова, 2003. - С. 167-170.
5. Жаров С.В. Экологические проблемы освоения космического пространства // Индустрия Казахстана, №11. - Караганда. - 2005. - С. 40-44.
6. Жаров С.В. Экологический мониторинг и военно-космические проблемы в Казахстане // Матеріали IX Міжнародної науково-практичної конФірєнціі «Наука та освіта - 2006». - Дніпропетровськ: - С. 96-99.
7. Захаров А.Ж. Космодромы - ключ на старт // Вокруг света, №11. - М:2006. - С. 27-29.
The analysis of ecological risk in development of space
S.V. Zharov
On the basis of the executed researches the major ecological problems connected to development of space by Russia, the USA, China and other countries are determined. Is considered a number of infringements of the documents of international ecological law and some other ecological aspects of space research carried out with the help of spaceships launch on the Earth orbit and to other planets from Baikonur, Plisetsk, cape Canaveral and other world’s cosmodromes are analyzed.
Жаров Сергей Васильевич - канд. техн. наук, доц., профессор кафедры «Городское строительство и хозяйство» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - защита природных ресурсов от загрязнения. Имеет 372 опубликованных работы, автор 67 изобретений, e-mail: ja-
rova_sveta@mail.ru
Статья поступила 28.04.2009 г.
