CC BY
422
УГРОЗЫ И БЕЗОПАСНОСТЬ
32 (125) - 2011
УДК 332.36
классификация направлений
негативного воздействия
ракетно-космической деятельности
на окружающую среду
И. К. ЕПИФАНОВ,
доктор экономических наук,
профессор кафедры экономики
и организации промышленного производства
E-mail: epifanov83@yandex. ru
с. В. дОРОШИНА,
аспирант кафедры экономики
и организации промышленного производства
E-mail: svetlanadalisa@mail. ru
Российский экономический университет
им. Г. В. Плеханова
Рассматриваются вопросы оценки и классификации факторов негативного влияния ракетно-космической деятельности на состояние окружающей среды. Предложенная классификация воздействия ракетно-космической деятельности на окружающую среду и здоровье населения может быть использована для разработки планов и программ в системе экономики природопользования по минимизации воздействия указанной деятельности на окружающую среду.
Ключевые слова: ракетно-космическая деятельность, негативное воздействие на окружающую среду, оценка воздействия на окружающую среду, экологический вред.
Для эколого-экономического регулирования ракетно-космической деятельности с целью минимизации воздействия на окружающую среду и здоровье населения большое значение имеет выделение направлений, факторов и разработка классификации подобных негативных воздействий [1, 4, 24]. К видам воздействия ракетно-космической деятельности на окружающую среду и связанного с ними техногенного нарушения относятся: взрыв в воздухе, падение на землю, ударная волна, пожар,
загрязнение атмосферы, падение в водный объект, загрязнение почвы, воды, растений, нарушение ландшафта.
К последствиям негативного воздействия ракетно-космической деятельности на окружающую среду и здоровье населения относятся также потеря природных ресурсов (растений и животных, пастбищ), ухудшение качества сельскохозяйственных угодий и снижение урожайности сельскохозяйственных культур, нарушение ареала обитания в зоне влияния аварийных ситуаций ракетно-космической деятельности. К таким негативным последствиям относятся также упущенная выгода лесозаготовки, заготовки кормов (сокращение площади покосов, сбора ягод, уменьшение площади пастбища в результате изъятия земель).
Виды негативного воздействия ракетно-космической деятельности на окружающую среду показаны на рис. 1.
На основе анализа и обобщения литературных источников, результатов натурных обследований к числу основных факторов воздействия ракетно-космической техники на окружающую среду можно отнести следующие [3, 5, 6—11]:
Взрыв
Ущерб окружающей среде в результате аварийной ситуации
Тепловое загрязнение
Поступление токсичных компонентов
Механическое загрязнение почв (размещение отходов)
Рис. 1. Виды негативного воздействия ракетно-космической деятельности на окружающую среду
• работа ракетных двигателей;
• полет ракет-носителей в атмосфере;
• отделение фрагмента конструкции (отделяющейся части ракет-носителей или космического аппарата);
• отчуждение земельных площадей под районы падения (посадки) отделяющихся частей ракет-носителей;
• проливы токсичных компонентов ракетного топлива в окружающую среду, а также испарение токсичных компонентов ракетного топлива;
• взрыв и горение компонентов ракетного топлива, а также горение материалов конструкции изделия;
• разрушение конструкций изделия и образование «космического мусора»;
• падение аварийного изделия или его фрагмента;
• работа радиоэлектронных средств (электромагнитное загрязнение).
Факторы воздействия ракетного топлива на окружающую среду необходимо, на взгляд авторов, рассматривать в интервале времени от момента вывоза ракет-носителей на старт и до прекращения активного существования космического аппарата (посадки).
В предстартовых операциях могут иметь место дренажные выбросы и проливы компонентов ракетного топлива при отстыковке заправочных магистралей, предусмотренные штатной циклограммой подготовки ракет-носителей к пуску. При аварийном прерывании, откладывании или переносе пуска производится слив топлива. В этом случае могут происходить выбросы паров в атмосферу и проливы топлива в грунт. Как правило, штатные проливы и выбросы для одного пуска не превышают 100 кг. Подготовка ракет-носителей к пуску сопровождается работой радиотелеметрических систем (бортовых и систем пристарто-вого измерительного комплекса), что приводит к электромагнитному загрязнению пространства в районе космодрома в радиусе порядка нескольких километров. Таким образом, на этапе предстартовой подготовки ракет-носителей на окружающую среду воздействуют следующие неблагоприятные факторы:
• пролив компонентов ракетного топлива на почву при транспортировке ракет-носителей;
• возможность пролива компонентов ракетного топлива на грунт;
• дренажные выбросы в атмосферу;
• проливы в природную среду при отстыковке наполнительных соединений;
46 -
• выбросы продуктов сгорания компонентов ракетного топлива в атмосферу, шум;
• размещение отходов (механическое загрязнение грунта).
При пуске ракет-носителей и полете на участке выведения происходит следующее:
• запуск маршевых двигателей первой ступени (первых ступеней);
• подъем ракет-носителей над стартовой пусковой установкой;
• последовательное отделение, увод и приземление в отведенных для этого районах отработавших ракетных блоков;
• сброс, увод и приземление головного обтекателя [16, 17, 18].
Следует отметить, что работа двигательной установки ракет-носителей сопровождается большим тепловыделением. В продуктах сгорания компонентов ракетного топлива содержится углекислый газ, относящийся к парниковым газам и способствующий наряду с метаном и другими газами образованию вокруг Земли экрана, препятствующего рассеянию в космосе собственного излучения Земли в инфракрасном спектре (парниковый эффект). Это приводит к тепловому загрязнению атмосферы. В процессе полета на этапе выведения в стратосферу и верхнюю атмосферу выбрасываются токсичные продукты сгорания, а также вещества, разрушающие озоновый слой. К разрушителям озона относятся окислы азота, образующиеся в процессе догорания выброшенной струи продуктов сгорания жидких компонентов ракетного топлива в атмосфере; хлор и его соединения, присутствующие в продуктах сгорания твердых ракетных топлив. Таким образом, при работе ракеты-носителя и активном функционировании космического аппарата на окружающую среду воздействуют следующие неблагоприятные факторы: горение компонентов ракетного топлива; выбросы в околоземный космос. Полет ракеты-носителя сопровождается отделением ступеней, головного обтекателя, некоторых других отделяющихся частей и падением их в специально отведенные районы. Само по себе отчуждение земель под эти цели, изъятие их из хозяйственного использования следует считать неблагоприятным воздействием на окружающую среду. Помимо этого происходит интенсивное загрязнение районов падения отделяющимися частями ракет-носителей и их обломками, остатками компонентов ракетного топлива, находящимися в отработавших ракетных блоках. Последние ступени ракеты-носителя либо остаются на орбитах, либо входят в плотные слои атмосферы и в последующем
разрушаются, сгорают либо падают в заданные районы Мирового океана.
В настоящее время выделяется более 60 млрд руб. на отечественную программу очистки околоземного пространства от «космического мусора». В рамках этого проекта на орбиту нашей планеты будет запущен специальный «чистильщик», который будет способен обнаруживать, захватывать наиболее опасный космический мусор. Реализацией столь сложной и весьма дорогостоящей программы займется российская космическая компания «Энергия». В 2020 г. начнутся испытания опытного образца такого «чистильщика», а в 2023 г. намечена отправка этого изделия для очистки околоземного пространства в космос. Согласно текущим планам разработчиков, «чистильщик» проработает на орбите как минимум 15 лет. За это время он сможет при помощи магнитной ловушки захватить и скинуть на Землю не менее 600 бесполезных спутников.
Основную угрозу для спутников, по мнению экспертов, представляют частицы космического мусора размером от 1 см и меньше. Космический мусор — это продукт более чем 4,6 тыс. запусков и около 250 орбитальных разрушений запущенных аппаратов, так как исчерпавшие свои энергоресурсы спутники и другие космические аппараты могут распадаться на фрагменты. В настоящее время на орбите находятся более 13,5 тыс. объектов общей массой около 5,8 тыс. т, около 6 % из них эксплуатируются, 40 % — нефункционирующие, но не поврежденные спутники и 54 % — фрагменты взорвавшихся и разрушенных аппаратов [11].
Что касается других направлений негативного воздействия ракетно-космической деятельности на окружающую среду, к ним относятся различного рода аварийные и нештатные ситуации, связанные с ракетно-космическим топливом. Несмотря на общий рост надежности ракетно-космического топлива в целом, полностью исключить возникновение аварийных и нештатных ситуаций при ее эксплуатации в обозримом будущем не удастся.
В целом пуски ракет-носителей можно условно разделить на три категории:
1) успешные — аппарат отделился от последней ступени ракет-носителей и выведен на данную траекторию полета;
2) частично успешные — объект не выведен на расчетную орбиту или не отделился от ракеты-носителя, или был поврежден при выведении;
3) аварийные — произошло разрушение ракеты-носителя на участке выведения, отказы в работе ступеней ракеты-носителя, в результате чего
космический аппарат не выведен на околоземную орбиту [11].
Как показывает анализ литературных источников, к поражающим факторам взрывов изделий ракетно-космической техники относятся: ударная волна, тепловое излучение от возникающей высоконагретой области пространства, химическое загрязнение высокотоксичными продуктами взрыва, электромагнитный импульс, разлетающиеся обломки и элементы конструкции. Образовавшийся при взрыве ракеты-носителя огненный шар является мощным источником теплового излучения, которое представляет опасность в связи с возможностью возникновения крупномасштабных пожаров. По мнению специалистов, криогенные топлива экологически наиболее чистые. Несимметричный демитилгидразин наиболее широко применяется в ракетно-космической технике, он пожароопасен и высокотоксичен. Наиболее значимые экологические последствия аварийных и нештатных ситуаций связаны с воздействием на поверхность земли и характеризуются длительным загрязнением почв, грунтов, поверхностных и подземных вод, заражением растительного покрова, воздействием на живые организмы и человека.
В случае задействования при аварии системы пожаротушения и пожаровзрывопредупреждения возможно попадание в атмосферу хлорфторуг-леродов — рабочих тел этих систем, являющихся активными разрушителями озона.
Основные потенциальные источники несанкционированных (аварийных) больших проливов:
• аварии на железнодорожном транспорте при транспортировке компонентов ракетного топлива;
• аварии автозаправщиков с компонентами ракетного топлива;
• падение заправленного изделия на поверхность земли при транспортировке, погрузке, пуске;
• разгерметизация заправленного изделия вследствие механического воздействия.
При раздельном проливе компонентов на грунт происходит испарение их с поверхности грунта, миграция по профилю грунта, сорбция компонентов ракетного топлива составными частями грунта и взаимодействие с кислородом, водой и химическими элементами грунта. Миграционная способность компонентов ракетного топлива в почве и глубина их проникновения в почву зависят от физико-химических свойств компонентов, сор-бционной способности почвы, ее типа, химического состава, водного режима и т. д. Отрицательное воздействие таких аварий ракет-носителей с высо-
- 47
5 (46%)
1(6%)
2 (20%)
3 (14%)
4 (16%)
Рис. 2. Классификация «космического мусора»: 1 — активные космические аппараты; 2 — неактивные космические аппараты; 3 — остатки ракет-носителей и разгонных блоков; 4 — функциональный мусор; 5 — фраг-ментированный мусор
кокипящими компонентами вследствие высокой токсичности компонентов ракетного топлива заключается в локальном заражении грунта и водоемов. Загрязненная почва может быть причиной заражения воды, рек и открытых водоемов (озер, прудов) вследствие поступления компонентов ракетного топлива с талыми и ливневыми стоками, а также источником загрязнения трав, культурных растений, которые являются продуктами питания домашних животных и человека.
Экологические последствия падения ракет-носителей могут быть достаточно тяжелыми, особенно когда в районе падения находятся заповедники, районы водосбора, химические предприятия, атомные электростанции. Загрязнение грунта и биоты возможно и при аварийной разгерметизации топливных баков на начальном участке полета, приводящей к попаданию горючего и окислителя в окружающую среду в жидком и газообразном состоянии. В перечисленных случаях возникновение аварийной ситуации, как правило, влечет за собой массированное воздействие на различные средо-образующие компоненты: токсичное загрязнение атмосферы, почв, поверхностных и подземных вод токсичными химическими веществами, механическое загрязнение поверхности земли и т. д.
Основным поражающим фактором воздействия для человека и окружающей среды при пожаре является тепловое излучение. Основными токсичными продуктами взрыва являются окись углерода, сажа и окислы азота. Основными источниками техногенного воздействия на окружающую природную среду позиционного района космодрома «Байконур» и прилегающих к нему территорий являются [20]:
• трансграничный перенос естественных и техногенных загрязнений из зоны Аральского моря и Приаралья;
• подвижные и стационарные объекты автомобильной, железнодорожной и авиационной транспортных систем Кзыл-Ординской области Республики Казахстан;
• подвижные и стационарные объекты космодрома;
• коммунально-хозяйственные и бытовые объекты населенных пунктов и жилых зон, расположенных на территориях космодрома и граничащих с ним местностях.
В пределах позиционного района космодрома источниками техногенного воздействия на окружающую среду являются:
• специальные технические объекты, напрямую осуществляющие космическую деятельность (ракеты-носители, технические и стартовые комплексы, заправочные станции, кислородно-азотный завод, хранилища элементов ракетно-космической техники, компонентов ракетного топлива и горюче-смазочных материалов и т. д.);
• специальные технические и коммунально-хозяйственные объекты космодрома «Байконур» (аэродромы «Крайний» и «Юбилейный», автомобильный транспорт и внутриведомственная железная дорога, склады ГСМ и т. д.);
• объекты коммунально-хозяйственного и бытового назначения (котельные сооружения, свалки и полигоны захоронения твердых бытовых отходов и т. п.);
• объекты, осуществляющие хозяйственную деятельность на территории космодрома.
В настоящее время можно выделит пять типов объектов искусственного происхождения (так называемого «космического мусора»), различающихся по своему происхождению и по функциональному назначению (рис. 2).
«Космический мусор» неоднороден по своему составу. Как уже отмечалось, в это понятие включены и сравнительно большие конструкции в виде отработавших свой срок космических аппаратов, и достаточно малые частицы, например осколки от лакокрасочных покрытий с размерами в десятые и сотые доли миллиметра. Современный уровень развития системы слежения за объектами ракетно-космической деятельности позволяет надежно регистрировать движение только сравнительно крупных фрагментов, с размерами поперечника более 10 см. Таких фрагментов в настоящее время сосредоточено на околоземных орбитах, т. е. до 2 000 км над поверхностью Земли, порядка 7 500 — 8 000 шт.
В общем случае воздействие разгонного блока «Фрегат» на окружающую среду при штатных усло-
виях работы происходит при наземной подготовке разгонного блока на космодроме и при функционировании разгонного блока в околоземном космическом пространстве в составе орбитального блока.
Воздействие разгонного блока «Фрегат» при функционировании на рабочей орбите в околоземном космическом пространстве обусловлено тем, что он является потенциальным источником дальнейшего увеличения засоренности околоземного пространства. Химическое загрязнение почвен-но-растительных покровов в районе космодрома при подготовке разгонного блока обусловлено возможным оседанием на поверхность загрязняющих веществ, выбрасываемых источниками загрязнения, задействованных при наземной подготовке. Вместе с тем лидировать в общем балансе поступления загрязнителей почвенно-растительного покрова будут подвижные транспортные средства, используемые для подготовки разгонного блока. Систематическое передвижение по дорогам космодрома данных средств может привести к незначительному загрязнению придорожных участков транспортных магистралей шириной до 10—40 м углеводородами. Кроме того, следует ожидать, что содержание транспортных средств (заправка, ремонт, мытье и т. д.) дополнительно даст загрязнение почвы нефтепродуктами. Однако, учитывая природно-климатические характеристики района расположения космодрома, а также принимая во внимание небольшие количества общих выбросов в атмосферу, можно говорить о незначительном химическом загрязнении почвенно-растительных покровов в районе расположения космодрома.
Механическое нарушение почвенно-расти-тельных покровов в районе расположения космодрома может быть связано с образованием бытовых отходов. Воздействие на поверхностные воды при наземной подготовке разгонного блока на космодроме оказывается за счет потребления воды на бытовые нужды и сброса хозяйственно-бытовых вод. Акустическое воздействие на окружающую среду в районе космодрома обусловлено распространением акустических волн, возникающих при работе подвижных транспортных средств, являющихся источниками шума.
Воздействие разгонного блока «Фрегат» на окружающую среду при его функционировании на рабочей орбите обусловлено выбросом на высотах более 200 км — в верхних слоях атмосферы и в ионосфере — продуктов сгорания ракетного топлива, а также возможностью столкновения с частицами «космического мусора». В общем случае воздействие объектов ракетно-космической деятельности
на ионосферу чрезвычайно многообразно. Это обусловлено тем, что полет таких объектов с работающими двигателями оказывает воздействие на нейтральные и ионизированные компоненты верхней атмосферы, вызывая физико-химические изменения состояния слоев атмосферы, ее электронной плотности: падение электронной концентрации, так называемое образование «электронных дыр», волнообразные колебания электронной концентрации, быстрое и продолжительное ее падение на значительных расстояниях от места пролета объектов.
Основные эффекты воздействия продуктов сгорания объектов ракетно-космической техники на нейтральный состав атмосферы можно условно разделить на следующие типы:
• изменение химического состава нейтральной
верхней атмосферы;
• динамические воздействия;
• тепловые эффекты;
• электромагнитные воздействия.
В перечисленных случаях возникновение аварийной ситуации, как правило, влечет за собой массированное воздействие на различные средо-образующие компоненты: токсичное загрязнение атмосферы, почв, поверхностных и подземных вод токсичными химическими веществами, механическое загрязнение поверхности земли и т. д.
Классификация направлений негативного воздействия ракетно-космической деятельности на окружающую среду может быть выполнена по следующим признакам (рис. 3).
По месту возникновения негативного воздействия на окружающую среду: стадия предстартовой подготовки ракеты-носителя; стадия запуска ракеты-носителя и полет на участке выведения; падение отработанных ступеней.
По видам негативного воздействия на отдельные компоненты природных систем: загрязнение атмосферы; загрязнение почвы; загрязнение водных объектов; нарушение почв; нарушение ландшафтов; ущерб населению; механическое повреждение ландшафта (механическое загрязнение грунта (размещение отходов); ущерб растительному и животному миру.
По реципиентам (получателям загрязнения): сельское хозяйство; лесное хозяйство; рыбное хозяйство; население.
Ущерб окружающей среде в результате аварийной ситуации: взрывы; тепловое загрязнение; поступление токсичных компонентов в окружающую среду; механическое загрязнение почв (размещение отходов).
- 49
Рис. 3. Классификация негативного воздействия ракетно-космической деятельности по месту его возникновения, по отдельным компонентам негативного воздействия, по реципиентам
Виды негативного воздействия на окружающую среду: загрязнение природной среды химическими факторами; пролив компонентов ракетного топлива на почву; загрязнение физическими факторами, включая шумовое, электромагнитное воздействие, вибрацию, загрязнение энергетическими факторами (тепловое воздействие); загрязнение биологическими факторами (возможность привнесения микроорганизмов бактерий из космического пространства на Землю).
Виды негативного воздействия ракетно-космической деятельности на окружающую среду в зависимости от объекта воздействия и дальности запуска космических объектов: биосфера Земли; околоземное пространство, включая радиационное воздействие из-за истощения озонового слоя, разрушение околоземного пространства, локальные климатические изменения в момент запуска ракет-носителей и др.
Предложенная классификация негативного воздействия ракетно-космической деятельности на окружающую среду может быть использована при подготовке планов и программ по управлению эколого-экономическими рисками, по развитию системы экологического страхования, совершенствования экономического механизма рационального природопользования [2, 14, 21, 23].
50 -
Список литературы
1. Адушкин В. В., Козлов С. И., Петров А. В. Экологические проблемы и риски воздействий ракетно-космической техники на окружающую природную среду: справочное пособие. М.: Анкил, 2000.
2. Балацкий О. Ф. Экономика чистого воздуха. Киев: Наукова думка, 1979.
3. Батырбекова С. Е., Злобина Е. В., Иванова Н. В., Тасибеков Х. С., Кенесов Б. Н., Лю Е. Е, Айдосова С. С., Шалахметова Т.М., Наурызбаев М. К. Мониторинговые исследования территорий Республики Казахстан, подвергнутых воздействию ракетно-космической деятельности. Алматы, 2003.
4. Власов М. Н, Кричевский С. В. Экологическая опасность космической деятельности. М.: Наука, 1999.
5. Виноградов А. В., Еремин С. В., Кожевников В. М. и др. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Кн. 2. М.: Ассоциация строительных вузов, 1996.
6. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2002 году». М.: Государственный центр экологических программ Министерства природных ресурсов РФ, 2003.
7. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации
в 2004 году». М.: АНО «Центр международных проектов», 2005.
8. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2005 году». М.: АНО «Центр международных проектов», 2006.
9. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2007 году». М.: АНО «Центр международных проектов», 2008.
10. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2008 году». М.: АНО «Центр международных проектов», 2009.
11. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2009 году». М.: АНО «Центр международных проектов», 2010.
12. Диксон Д., Скура Л., Карпентер Р., Шер-ман П. Экономический анализ воздействий на окружающую среду / пер. с англ., науч. ред. С. Н. Бобылев, Т. Г. Леонова, М. И. Сметанина. М.: Изд-во «Вита-Пресс», 2000.
13. Диксон Дж., Паджиола С. Экономический анализ и оценка воздействия на окружающую среду / пер. с англ. М.: Весь Мир, 2003.
14. Дорошина С. В. Страхование рисков нанесения экологического ущерба при эксплуатации опасных производственных и иных объектов // Международная стратегия экономического развития региона. Материалы докладов международной научно-практической конференции. Сумы: СумГУ, 2011. С. 57—60.
15. Доскалиев Ж., Бактыбеков К. С., Жаки-шев М. Е. Воздействие запусков с космодрома «Байконур» на здоровье населения и окружающую среду. Доклад на Парламентских слушаниях // Экология и устойчивое развитие. 2003. № 2.
16. Епифанов И. К. Инвестирование в природоохранную деятельность на территориях особого назначения. М.: Паритет, 2000.
17. Епифанов И. К, Кондратьев А. Д., Дороши-на С. В. Экологический ущерб при аварии ракет-носителей на активном участке полета // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. 2009. № 24 (57). С. 53—57.
18. Кондратьев А. Д., Кречетов П. П., Королева Т. В., Черницова О. В. Космодром «Байконур» как объект природопользования. М.: Изд-во «Пеликан», 2008.
19. Кондратьев А. Д., Кречетов П. П., Королева Т. В. Обеспечение экологической безопасности при эксплуатации районов падения отделяющихся частей ракет-носителей. М.: Изд-во «Пеликан», 2007.
20. Копей М. Ж., Мухыш Б. М. Воздействие запусков с космодрома «Байконур» на здоровье населения и окружающую среду. Доклад на парламентских слушаниях // Экология и устойчивое развитие. 2003. № 2.
21. Лукьянчиков Н. Н., Потравный И. М. Экономика и организация природопользования: учебник. 3-е изд., перераб. и доп. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2007.
22. О промышленной безопасности опасных производственных объектов: Федеральный закон от 21.07.1997 № 116-ФЗ // Российская газета. 1997. 30 июля.
23. Порфирьев Б. Н. Экономическое измерение гармонии человека и природы. М. : Анкил, 2010.
24. Экологическая доктрина Российской Федерации. М. : Государственный центр экологических программ, 2002.
25. ЯндыгановЯ. Я. и др. Экологические риски, управление ими: учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. экон. ун-та, 2002.
«Тот, кто отказывается от рекламы, чтобы сэкономить деньги, действует подобно тем, кто останавливает часы, чтобы СЭКОНОМИТЬ время» (Генри Форд)
РЕКЛАМНЫЙ БЛОК ТАКОГО РАЗМЕРА ОБОЙДЁТСЯ ВАМ ВСЕГО В 2 950 РУБ.
При неоднократном размещении (или сразу в нескольких журналах Издательства)
предусмотрены скидки
(495) 721-85-75 8-926-995-65-03 [email protected]
