КОНЦЕПЦИЯ КОСМИЧЕСКОГО ЭНЕРГОКЛИМАТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ПАРИРОВАНИЯ ПРЕВЫШЕНИЯ ДОПУСТИМОГО УРОВНЯ ГЛОБАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

В порядке дискуссии

УДК 629.78"313"+551.588.7

концепция космического энергоклиматического комплекса для парирования превышения допустимого уровня глобальной температуры

© 2019 г. Сизенцев г.А., Синявский в.в., Соколов Б.А.

Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королёва (РКК «Энергия») Ул. Ленина, 4А, г. Королёв, Московская обл., Российская Федерация, 141070, e-mail: post@rsce.ru

Основные результаты пятого Оценочного доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата стали фундаментом климатического соглашения Парижской конференции ООН по климату (декабрь 2015 г.), определив пути парирования глобальной экологической катастрофы на Земле. Конференция подтвердила необходимость ограничений выбросов парниковых газов в атмосферу Земли. Однако выполнение целей, поставленных в Оценочном докладе, вызывает сомнение из-за существующих политических и экономических разногласий государств, что подтверждает уровень обязательств по ограничению выбросов, взятых руководителями стран, участвовавших в конференции.

В данной работе предлагается рассмотреть возможность использования нераскрытых потенциалов космонавтики для решения глобальной проблемы потепления климата путем пополнения Адаптационного фонда ООН за счет реализации редких материалов, добытых на Луне, и создания резервного космического энергоклиматического комплекса. Это позволит, с одной стороны, увеличить финансовую помощь развивающимся странам в борьбе с последствиями изменения климата и оказать поддержку развитию лунной промышленной инфраструктуры, а также созданию космической системы регулирования термического режима, с другой стороны, соответственно возможностям стабилизировать географические координаты климатических зон, уровень океана и т. д., уменьшив потери живой природы и, в т. ч, Цивилизации.

Ключевые слова: глобальный климат, возобновляемые источники энергии, лунные редкоземельные материалы, космическая техника, лунная промышленная инфраструктура.

4s a subject for discussion

a concept of an energy-and-climate control

FACILITY IN space TO COuNTER GLOBAL OvERHEATING

Sizentsev G.A., Sinyavskiy v.v., Sokolov B.A.

S.P. Korolev Rocket and Space Public Corporation Energia (RSC Energia) 4A Lenin str., Korolev, Moscow region, 141070, Russian Federation, e-mail:post@rsce.ru

Main results of the fifth Evaluation Report of the Climate Change Intergovernmental Experts Team became the foundation for the climate agreement of the UN Paris conference on climate (December 2015), by identifying the ways of countering a global environmental disaster on Earth. The conference reaffirmed the need to limit release of green house gases into the Earth atmosphere. However, meeting the goals set in the Evaluation Report

is in doubt because of the existing political and economic differences among nations, which is evidenced by the level of commitments to limit emissions made by the heads of the countries that took part in the conference.

This paper proposes to consider using untapped potential of spaceflight towards solving the global warming problem by contributing the UN Adaptation Fund through sale of rare materials mined on the Moon and setting up a reserve space energy-and-climate control facility. This would allow, on the one hand, to increase financial aid to developing countries to help them combat climate change consequences and lend support to the lunar industrial infrastructure, as well as to the development of a space system for thermal control, on the other hand, to stabilize as far as possible the geographic coordinates of climatic zones, the level of the ocean, etc., reducing losses to wildlife, and, among other things, to the Civilization.

Key words: global climate, renewable energy sources, lunar rare-earth materials, space technology, lunar industrial infrastructure.

сизенцев г.А.

синявский в.в.

соколов б.а.

СИЗЕНЦЕВ Геннадий Алексеевич — ведущий инженер РКК «Энергия», e-mail: post@rsce.ru SIZENTSEV Gennady Alekseevich — Lead engineer at RSC Energia, e-mail: post@rsce.ru

СИНЯВСКИЙ Виктор Васильевич — доктор технических наук, профессор, научный консультант РКК «Энергия», e-mail: viktor.sinyavsky@rsce.ru

SINYAVSKIY Viktor Vasilyevich — Doctor of Science (Engineering), Professor, Scientific Consultant at RSC Energia, e-mail: viktor.sinyavsky@rsce.ru

СОКОЛОВ Борис Александрович — доктор технических наук, профессор, Советник генерального директора РКК «Энергия», e-mail: boris.sokolov@rsce.ru

SOKOLOV Boris Aleksandrovich — Doctor of Science (Engineering), Professor, Adviser to the General Director of RSC Energia, e-mail: boris.sokolov@rsce.ru

Актуальность решения энергоклиматических проблем

Используя для своих нужд энергетические ресурсы Земли, содержащие углерод, человечество сжигает их, преобразуя в полезную для себя энергию. При этом в атмосферу выбрасывается углекислый газ, увеличивающий парниковый эффект и повышающий температуру приземного слоя атмосферы.

Прогнозируемый рост численности населения Земли и увеличение потребления

энергии, получаемой из углеродного топлива, приведет в конце XXI века к такому росту парникового тепла в атмосфере, при котором следует ожидать значительных негативных изменений климата планеты [1].

Изучая происходящие сейчас изменения химического состава атмосферы, можно отметить, что созданный человеком источник СО2 примерно на два порядка интенсивнее по сравнению с современным уровнем вулканизма и другими естественными источниками углекислого газа.

Концентрация СО2 продолжает расти с ~278 частей на миллион (доиндустри-альный уровень) до более чем 391 части на миллион (сентябрь 2012 г.) со скоростью 1,8 частей на миллион в год. Согласно известным палеоклиматиче-ским и геологическим доказательствам, сейчас концентрация СО2 достигла наивысшего уровня за последние 15 млн лет.

Выбросы СО2 в 2010 г. составляли ~35 млрд т/год.

Средняя температура Земли продолжает расти, и сейчас она на 0,8 °С выше, чем в доиндустриальную эпоху [2], а к концу столетия эта разница может превысить 5 °С.

Даже при полном прекращении выбросов парниковых газов изменение климата будет продолжаться в течение нескольких веков — так велика инерция системы [3].

Признавая проблему потенциального изменения глобального климата, Всемирная метеорологическая организация и Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде учредили в 1988 г. Межправительственную группу экспертов по изменению климата (МГЭИК).

Периодически, через каждые семь лет, МГЭИК выпускает свои Оценочные доклады (ОД) по изменению климата. Однако до сих пор ученые мира не имеют общего мнения о необходимости и достаточности научного обоснования предлагаемых мер [4].

К 15.04.2014 г. была завершена публикация ОД5. Его результаты можно считать знаменательными.

Основные выводы ОД5 МГЭИК [4-8]:

• установлено влияние человека на повышение глобальной температуры Земли;

• необходимо удерживать общее потепление ниже уровня 2 °С по сравнению с допромышленным периодом;

• потребуется широкомасштабное преобразование системы энергетического обеспечения вместе с одновременным быстрым и эффективным снижением выбросов парниковых газов (СО2) почти до нуля к 2100 г.;

• возобновляемые источники энергии должны занять основное место в этом преобразовании. Считается, что это в принципе возможно.

К основным возобновляемым источникам энергии относятся вода, ветер, Солнце (ВВС).

Проблемы реализации предложений мгэик

Полученные выводы и предлагаемые методы показывают, что есть технологические и экономические шансы и возможности не допустить катастрофических негативных последствий изменения климата. Это требует затрат. Вначале эти затраты будут окупаться сопряженными целями, приносящими немедленные выгоды — это нынешний этап.

Однако далее ситуация должна измениться, так как предстоит кардинальное изменение мировой энергетики и даже экономики в целом. Потребуются большие затраты на масштабное снижение выбросов, уже не окупающиеся немедленными сопряженными выгодами. В принципе, они тоже «окупятся» из-за гораздо меньших расходов на адаптацию и действия в чрезвычайных ситуациях, связанных с неконтролируемым изменением климата. Проблема в том, что, во-первых, затраты окупятся не сразу, а через десятки лет, а во-вторых, окупятся глобально, и необязательно в той же стране, которая понесла затраты на снижение выбросов. Такая ситуация порождает скептические взгляды на готовность стран (как развитых, так и особенно крупнейших развивающихся) так снизить выбросы, чтобы достичь цели «2 °С» [4].

Это подтверждается результатами Парижской конференции по климату СОР 21, завершившейся 12.12.2015 г. [9]. Принятое климатическое соглашение ООН получилось слабее, чем хотели экологи и наиболее уязвимые страны. Основные дебаты в ходе Конференции сторон Рамочной конвенции ООН об изменении климата строились вокруг финансово-экономических аспектов Соглашения. Именно этим объясняются все сложности и итоговый, внешне безликий, текст документа, в котором почти нет цифр.

Все страны-участники переговоров были едины во мнении, что изменения климата вызваны антропогенными выбросами парниковых газов. Ни у кого не вызывало сомнений, что эти изменения приведут к крайне негативным последствиям, и выбросы нужно сокращать. Парижское соглашение вступает в действие с 2020 г. Всем странам еще предстоит принять правила его реализации, а затем ратифицировать документ.

Все страны, включая Россию, перед конференцией приняли национальные

цели по снижению или ограничению выбросов парниковых газов на 2025-2030 гг. Суммарно эти планы позволят избежать самых катастрофических последствий и удержать глобальное потепление к 2100 г. в пределах 3 °С (от уровня начала XX века). Однако, по мнению экологов и представителей наиболее уязвимых стран, 3 °С совершенно недостаточно. В итоге, в Соглашении была поставлена цель сдержать потепление на уровне менее 2 °С, а в идеале 1,5 °С.

Разница между 2 и 3 °С колоссальная. Согласно последним научным исследованиям, при потеплении на 2 °С от проблем, связанных с водой (засух и опустынивания, наводнений, штормов, подтопления низменных территорий), уже к середине XXI века будет страдать 300-500 млн человек, а при потеплении на 3 °С — 3 млрд человек. Эти проблемы могут приобрести катастрофические масштабы для большого числа уязвимых и малых стран, малых островных государств, многих азиатских и африканских стран.

Как и остальные страны, Россия по Парижскому соглашению должна разработать долгосрочную стратегию «низкоуглеродного» развития, предусматривающую снижение выбросов, ограничивающее глобальное потепление на уровне менее 2 С. Также наша страна должна будет разработать планы адаптации к изменениям климата и реализовать соответствующие меры. Последнее очень важно для России, у которой много особенно уязвимых регионов: Арктика, Дальний Восток, все горные регионы и др. По данным Министерства природных ресурсов и экологии, в России ущерб от явлений, связанных с изменением климата, составляет ~60 млрд руб. в год. Однако, если не принять меры по подготовке к новым условиям, то через 15 лет эта цифра увеличится в 10 и более раз. При сохранении современного тренда к 2030 г. ущерб от последствий изменения климата будет составлять 1-2% ВВП России [9].

Финансово-экономические аспекты переговоров и прагматизм крупнейших стран сделали Парижское соглашение слабее, чем оно могло бы быть. В период 2025-2030 гг. ведущие страны собираются делать не так много для снижения выбросов как такового. Можно заключить, что Парижское соглашение дает паузу 10-15 лет перед радикальным снижением выбросов парниковых газов [9].

Надо думать, что за этот период времени все страны-экспортеры углеводородного топлива постараются по примеру Саудовской Аравии реализовать на рынке как можно больше своих запасов углеводородов, что приведет к увеличению их выбросов в атмосферу.

Вышесказанное приводит к выводу, что несмотря на все технологические возможности использования только ВВС, достижение цели «2 °С» вызывает сомнение из-за разногласий в политических и экономических интересах стран мирового сообщества.

По мнению специалистов-климатологов, обязательства государств, взятые ими в октябре 2015 г. (перед началом СОР 21 — авт.), позволят ограничить глобальное потепление на планете в пределах 3,0-3,5 °С к 2100 г. Между тем ученые доказали, что потепление климата больше чем на 2 °С до конца столетия чревато тяжелыми последствиями для населения [10].

На рис. 1 в интерпретации авторов показаны два варианта изменения основных видов энергетики XXI века: вариант, рекомендованный МГЭИК, с ограничением потепления на уровне 2 °С, и вариант, уточненный обязательствами Парижского соглашения, с ограничением 3,2 °С.

Изменение энергетических уровней во времени представлено линейным законом. Мощностью возобновляемой энергетики (воды, ветра и Солнца) до начала спада углеводородной энергетики пренебрегаем. Уровень мощности энергетики в 2100 г. представлен на рис. 1 условно.

Традиционные виды неуглеродной энергетики — АЭС, ТЯЭС, а также ТЭС с улавливанием и последующим захоронением СО2 (технология ССS) — на рис. 1 условно не представлены, поскольку, в отличие от ВВС, являются невозоб-новляемыми, причем энергия из первичных источников полностью преобразуется в тепловую, добавляясь к теплу парникового эффекта.

Разрыв между установленной целью Парижского соглашения и национальными вкладами в сокращение выбросов СО2 в настоящее время остается нерешенной проблемой. Поэтому необходимо иметь средства, позволяющие хотя бы частично парировать возможное превышение допустимого уровня глобальной температуры.

Рис

2010 2020 2030 2040 2050 2060 уточненные обязательствами Парижского соглашения;

™ предложенные МГЭИК;

1. Изменения основньх видов энергетики XXI века

освоение луны для решения энергоклиматических проблем на земле

Потенциал космонавтики в решении энергоклиматических проблем на Земле может быть использован не только в случае применения автоматических космических средств для зондирования атмосферы, дистанционного мониторинга поверхности Земли, навигации и связи, но и при создании под эгидой ООН международной кооперации по добыче и реализации дефицитных на Земле лунных полезных ископаемых с целью наполнения Адаптационного фонда (финансового инструмента ООН) [11], а также для последующего создания Резервного космического энергоклиматического комплекса (РКЭКК) на основе лунных ресурсов с целью парирования глобального потепления климата Земли.

Освоение Луны для участия в решении энергоклиматических проблем на Земле -востребованная задача космонавтики XXI века.

Стратегия освоения Луны должна базироваться на этапном строительстве лунной промышленной инфраструктуры и окололунных орбитальных средств со спиральным развитием составляющих, при лидирующем росте отраслей, соответствующих направленности данного этапа [12]. Работы по освоению должны проводиться международной кооперацией под эгидой ООН (рис. 2.)

Направленность этапов и последовательность их выполнения определяются поставленными целевыми задачами. Последовательность решения целевых задач вытекает из их взаимозависимости

и уровня развития транспортной системы, налунной инфраструктуры и финансирования. Перечень и последовательность этапов уточняются при выполнении дальнейших исследований.

лунные ресурсы редкоземельных и редких металлов астероидного происхождения

Объемы мирового рынка редкоземельных металлов возросли за последние 50 лет с 5 000 до 125 000 т в год, что объясняется их широким использованием в быстро развивающихся областях промышленности, связанных с прогрессом высоких технологий. Имеет место устойчивый спрос и на редко встречающиеся на Земле элементы (ниобий, кобальт, никель, металлы платиновой группы), чьи химические и физические свойства делают их жизненно необходимыми индустриальными материалами. По прогнозам аналитиков, разведанных на Земле запасов редких и редкоземельных металлов осталось не более чем на 40 лет. До недавнего времени считалось, что лунные ударные кратеры не содержат пород образовавших их астероидов, так как при высоких скоростях падения ударники испаряются в процессе столкновения с поверхностью Луны. Благодаря последним исследованиям [13] выяснилось, что при скорости падения меньше 12 км/с ударник может частично сохраниться в механически раздробленном состоянии. Следовательно, к числу возможных ресурсов, присутствующих на лунной поверхности, можно отнести никель, кобальт, платину и редкие металлы астероидного происхождения.

Направленность этапов

* Выбор района размещения нЩунной инфраструктуры;

* подготовка автоматическими аппаратами инфраструктуры дЩ. пребывания человека на Луне. Создание промышленного комплекса по гюлученню расходных компонентовgin систем жизнеобеспечении из местных ресурсов;

* проведений пилотируемых экспедиций для отладки

и Црверки функционирования созданной инфраструктуры;

* создайие многоразовой транспортной системы

для обеспечения строительства и обслуживания лунной базы;

* создание обитаемой лунной базы с соответствующей инфраструктурой, включая энергетический комплекс;

* формирование комплексов добывающего и первичной переработки;

* создание комплекса самовоспроизводящиеся автоматических средств для получения требуемых видов оборудования промышленной инфраструктуры;

* строительство мощного энергетического комплекса д.ля добычи и производства отправляемых на орбиту полезных грузов;

* создание орбитального транспортногоуяла и космических многоразовых средств, работающих на лунных ресурсах;

* создание базы постоянного пребывания человека;

Целевые задачи

Примечание

Создание автономных планетных поселений

Финанси роаапие: международное кредитование и инвестиции под эгидой ООН

г

* строительство комплексов для доцычн и производства отправляемых па орбиту полезных грузов;

* создание комплекса электромагнитных катапульт и системы букси ров довыведения грузов;

* создание центра управления промышленной инфраструктурой;

Добыча и переработка полезных ископаемых и редких на Земле элементов

■ формирование сборочного производства на окололунной орбите;

* создание средств управления собранными на орбите космическими комплексами и обеспечение их функционирования.

Создаг i ие масштаб ных орби талышх сооружений и солнечнопйрусных транспортных средств, включая барражирующие астрорегуляторы кл имата

Погашение кредитов; Самокомпенсалия финансовых затрат за счет реализации добытых на Лупе редких на Земле элементов. Использование прибыли для адапта1 ш и к потеплению клиЩта на Земле.

Рис. 2. Основные этапы освоения Луны и решаемые целевые задачи

Согласно современным данным NASA-CNEOS, большинство сближающихся с Землей астероидов имеют размер ~1 000 м. Расчеты показывают, что в результате падения «медленных» астероидов такого размера с описанными в работе [13] свойствами общая масса только платины и платиноидов на поверхности Луны может составить до 14,1 млн т. Это лишь часть возможных донных отложений в лунных кратерах, поскольку в приведенных расчетах не учитывались ударники других типов и размеров, а также содержание в них других редких металлов.

В середине 2016 г. NASA выдало официальное разрешение частной компании Moon Express Inc. самостоятельно выполнять программу полетов на Луну с целью

изучения и добычи лунных природных ресурсов. По словам главы этой компании Н. Йена, на лунной поверхности могут находиться залежи полезных ресурсов общей стоимостью не менее чем на 16 квадриллионов долларов. С уменьшением запасов на Земле стоимость редких металлов будет расти [13].

Авторы считают, что Адаптационный фонд ООН должен будет разработать механизм реализации лунных, редких на Земле, элементов для решения энергоклиматических проблем, включая оказание помощи развивающимся странам в борьбе с последствиями изменения климата, поддержку развития лунной промышленной инфраструктуры и создание РКЭКК.

резервный космический энергоклиматический комплекс

Основные принципы, заложенные в концепцию технических средств и технологий РКЭКК, в подавляющем большинстве соответствуют ранее опубликованным техническим средствам и технологиям космического энергоклиматического комплекса [14].

Решение глобальных энергоклиматических проблем с помощью космической техники требует управления гигантскими (мощностью в сотни и тысячи тера-ватт), по современным понятиям, потоками солнечной энергии. Из-за относительно малой плотности солнечной энергии в околоземном пространстве для формирования таких потоков энергии и управления ими необходимо создание соответствующих по размерам конструкций в космосе. Создание таких космических систем возможно при использовании следующих основных положений, позволяющих строить космические конструкции практически неограниченных размеров и массы:

• производство элементов космических конструкций на базе ресурсов Луны;

• сборка конструкций в условиях невесомости;

• преимущественный отказ от ракетно-реактивного принципа при транспортировке элементов конструкций к месту сборки, а готовых конструкций — к заданному месту (при необходимости) и функционировании в нем;

• использование особенных условий космического пространства Земля-Луна и Земля-Солнце. Например, относительно малое расстояние между Землей и Луной и наличие на Луне полезных ископаемых являются основными предпосылками для создания промышленной инфраструктуры по изготовлению элементов конструкций. Отсутствие атмосферы и малое, по сравнению с земным, гравитационное поле Луны дают возможность выведения конструкционных элементов с поверхности Луны в космос преимущественно без использования ракетной техники (с помощью электромагнитных катапульт) при минимальных энергетических затратах преобразованной солнечной энергии. Невесомость в космическом пространстве снимает ограничение на размеры и массы собираемых конструкций. Наличие либрационных

точек Лагранжа в фотогравитационном поле Земля-Солнце обеспечивает взаимоустойчивое положение в космическом пространстве между составными частями РКЭКК. При необходимости парирования глобального потепления выполнение космической конструкции в виде солнечно-парусного корабля (СПК) дает возможность транспортировки космической конструкции от места сборки до требуемой зоны и функционирования в ней без использования расходных компонентов, необходимых в случае применения ракетно-реактивного принципа транспортировки;

• выполнение всех работ по созданию РКЭКК должно преимущественно производиться космической робототехникой, в т. ч., самовоспроизводящейся на Луне, при непосредственном участии и контроле человека;

• для увеличения эффективности космической системы регулирования термического режима атмосферы Земли (КСРТР) функционирование системы должно быть начато как можно раньше — до исчезновения полярных шапок на Земле.

Главное отличие новой концепции от опубликованной ранее [14] заключается в том, что она не содержит в своем составе космических систем энергоснабжения Земли и лунной инфраструктуры, а сборочное производство (СбП) барражирующего астрорегулятора климата (БАРК) находится на окололунной эллиптической приполярной орбите (МЯО) вместо либ-рационной точки Лагранжа Ь4 гравитационного поля Земля-Луна.

Отказ от космической системы электроснабжения Земли основан на положении, выдвинутом МГЭИК в ОД5, что «Мир, на 100% обеспечиваемый (земными — авт.) возобновляемыми энергетическими источниками, возможен». Ранее такое обеспечение считалось невозможным [1, 15].

Принятие новых положений в качестве исходных данных для формирования концепции РКЭКК существенно уменьшает необходимый объем лунной промышленной инфраструктуры. По предлагаемой концепции, РКЭКК для решения энергоклиматических проблем на Земле представляет собой сочетание двух одновременно функционирующих и взаимно дополняющих составляющих (рис. 3, 4):

• КСРТР атмосферы Земли;

• лунной промышленной инфраструктуры (ЛПИ).

Рис. 3. Структурная схема резервного космического энергоклиматического комплекса

Рис. 4. Схема размещения и взаимодействия составляющих резервного космического энергоклиматического комплекса (РКЭКК): 1 — Земля; 2 — Луна; 3 — направление перемещения БАРК; 4 — направление грузопотока Луна-МЯО; 5 — орбита ЫЯО; 6 — орбита Луны; 7 — сборочное производство РКЭКК и окололунной транспортной станции «Земля-Луна»; 8 — направление движения Луны; 9 — орбита Земли; 10 — направление грузопотока Земля-ЫЯО; 11 — солнечное излучение; 12 — БАРК на месте функционирования в линейной точке Лагранжа Ь1ф фотогравитационного поля Земля-Солнце Примечание. 1. Направление грузопотоков не означает трассу. 2. Плоскость орбиты ЫЯО условно повернута на 90° в плоскость лунной орбиты. 3. Направление грузопотока МЯО-Луна не показано. БАРК — барражирующий астрорегулятор климата.

Ключевым элементом РКЭКК, выполняющим регулирование термического режима земной атмосферы, является сол-нечнопарусный корабль БАРК.

Работы по строительству БАРК начинаются с функционирования ЛПИ, когда созданы ее составляющие, указанные на структурной схеме (рис. 3). При этом транспортная система Земля-Луна-Земля содержит средства многоразового использования (в т. ч., работающие на лунном топливе), которые доставляют с Земли начальные элементы для производственного, добывающего и перерабатывающего комплексов. С помощью комплекса электромагнитных катапульт и налунно-го энергетического комплекса на окололунной «окололинейной» орбите (МЯО) формируется СбП БАРК. Размещение энергетического комплекса на южном полюсе Луны в районе кратера Шакл-тона позволяет обеспечивать энергией всю промышленную инфраструктуру на Луне полные лунные сутки. Начальный элемент СбП в виде командного модуля может быть доставлен с Земли транспортной системой Земля-Луна-Земля. В дальнейшем составляющие СбП и элементы конструкции БАРК, полученные из лунных материалов, комплектуются в полезный

груз многоразовых буксиров, которые выбрасываются с помощью электромагнитной катапульты с Луны на орбиту МЯО. После доставки груза на СбП порожние буксиры группируются на борту лунного посадочного корабля и возвращаются на Луну, где, пройдя послеполетное обслуживание, заправляются лунным топливом и совершают очередной цикл доставки полезного груза на СбП.

После проверки готовности БАРК отстыковывается от СбП и переходит для барражирования в рабочую зону точки Ыф.

Космическая система регулирования термического режима атмосферы Земли в концепции РКЭКК изменяется по сравнению с предыдущим вариантом по масштабу и, следовательно, массовым характеристикам [14].

Одной из основных затратных энергетических составляющих для ЛПИ будет энергия для выведения массы элементов СПК с поверхности Луны на СбП с помощью электромагнитных ускорителей. Для выведения массы 3,75 млн т с поверхности Луны в сферу ее действия (СПК, понижающий глобальную температуру на 0,1 °С) необходимо этой массе сообщить скорость 2,4 км/с, затратив при этом энергию 1,081016 Дж.

Для демонстрации эффективности воздействия РКЭКК на термический режим земной атмосферы рассмотрен вариант развития мировой энергетики, уточненный обязательствами Парижского соглашения с поправкой на начало уменьшения выбросов с 2030 г. (см. рис. 1).

Изменение температуры земной атмосферы в этом случае определено на основании следующих принятых общих положений и исходных данных:

• начало отсчета — 2010 г.;

концентрация

СО в 2010 г.

390 рртю (миллионная доля по объему), что составляет 3 050 млрд т в атмосфере;

• глобальная температура в 2010 г. равна 14,5 °С;

• прирост глобальной температуры по сравнению с доиндустриальным периодом составляет 0,8 °С;

• выброс СО2 в 2010 г. — 35 млрд т в год;

• выброс СО2 в 2030 г. — максимальный;

• с 2030 г. выбросы СО2 равномерно уменьшаются до их прекращения в 2100 г.;

• прирост глобальной температуры в 2100 г. достигает 3,2 °С;

• учитывается 50% поглощения выбросов углерода океанами и растениями;

• учитывается использование только углеродной энергетики и энергетики ВВС;

• естественный сток углекислого газа из атмосферы не учитывается;

• не учтены времена жизнестойкости и адаптации природы к изменению температуры;

• значения температуры при изменении солнечной постоянной и концентрации углекислого газа определялись на основании результатов, полученных с помощью полуэмпирической модели климатических процессов академика М.И. Будыко [3].

• рассматривается система КСРТР, уменьшающая глобальную температуру на 0,3 °С к моменту окончания выбросов СО2 в 2100 г.;

• в составе КСРТР может быть несколько одновременно функционирующих СПК БАРК. Их последовательное включение в систему позволяет избавиться от необходимости стыковки гигантских конструкций в рабочей зоне, приблизить сроки начала функционирования КСРТР, подобрать приемлемый для природы температурный скачок в начале работы очередного БАРК. Начало работы каждого БАРК будет зависеть от темпов развертывания, производительности ЛПИ и СбП, а также от величины защитной функции БАРК. С другой стороны, большое количество функционирующих СПК будет негативно сказываться на управлении системой и размещении СПК в рабочей зоне.

В качестве расчетного варианта принята КСРТР с основными параметрами, указанными ниже, с равномерным десятилетним интервалом ввода СПК, начиная с 2070 г. После истечения срока эксплуатации, принятого равным 30 годам, первый СПК возвращается для реставрации на СбП. На его место приходит новый СПК, сохраняя постоянным защитный уровень системы.

Основные параметры КСРТР земной атмосферы следующие:

защитный уровень КСРТР 0,3 °С;

коэффициент перекрытия солнечного потока КСРТР 0,001;

количество СПК БАРК в КСРТР 3;

радиус площади паруса СПК БАРК 220 км;

масса СПК БАРК (в соответствии с условиями [12, 16]): 3,75 млн т;

- масса конструкции 0,80 млн т;

- масса балласта 2,95 млн т; коэффициент отражения поверхности паруса, работающей в зоне Ыф 0,1; расстояние места функционирования

БАРК от Земли 2,57 млн км.

Результаты расчетов представлены на рис. 5.

> а

к- Г"1

с -т ны

н й

я о

5

з н

Я у

о. >>

а 3

а К

850 800 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50

@

— 1

/

/

/

/

/

/

—11) Ф

3,4 3,2 3,0 2,8

О

в т

2,6 2А 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0

й л

а. Ч

Ь ь

н У

'К к

£ в

¡2 о о

5 с

й ь

0,8 5

0,6 0,4 0,2 0

С д

ю

2000

2020

2040

2060

2080

2100

2120 Год

Рис. 5. Воздействие энергетики, предложенной МГЭИК (с уточняющими обязательствами), и РКЭКК на термический режим земной атмосферы: 1 — углеродная энергетика; 2 — возобновляемая энергетика ВВС; 3 — парниковый эффект; 4 — граница зоны парникового эффекта и углеродной энергетики; 5 — граница уменьшения зоны парникового эффекта и углеродной энергетики при работе РКЭКК

На рис. 5 показано, как углеродная энергетика увеличивает мощность парникового эффекта, и при прекращении ее действия парниковый эффект стабилизируется. Энергетика ВВС, в первом приближении, не влияет ни на парниковый эффект, ни на температурный режим атмосферы. Однако, как было уже отмечено, несмотря на все технологические возможности использования только ВВС, достижение цели «2 °С» вызывает сомнение из-за разногласий в политических и экономических интересах стран мирового сообщества.

Резервный космический энергоклиматический комплекс, не влияя на парниковый эффект, уменьшает глобальную температуру.

заключение

Специалисты-климатологи утверждают, что потепление климата больше чем на 2 °С до конца нашего столетия чревато тяжелыми последствиями для населения Земли. Если не ограничивать выбросы парниковых газов, глобальное потепление может составить к 2100 г.

5 °С, что повлечет за собой катастрофические последствия.

В связи с тем, что удержание роста температуры ниже 2 °С вызывает сомнение из-за разногласий в политических и экономических интересах стран мирового сообщества, предлагается рассмотреть возможность использования нераскрытых потенциалов космонавтики в решении глобальной проблемы потепления климата путем пополнения Адаптационного фонда ООН за счет реализации редких материалов, добытых на Луне, и создания РКЭКК в качестве необходимой резервной составляющей средств, предложенных Межправительственной группой экспертов по изменению климата. Это позволит, с одной стороны, увеличить финансовую помощь развивающимся странам в борьбе с последствиями изменения климата и оказать поддержку развития лунной промышленной инфраструктуры и создания космической системы регулирования термического режима, с другой стороны, соответственно возможностям, стабилизировать географические координаты климатических зон, уровень океана

и т. д., уменьшив потери живой природы и, в т. ч., Цивилизации. Одновременно, используя технологии и производство РКЭКК, человечество получит возможность создания автономных планетных баз, масштабных орбитальных сооружений и солнечнопарусного флота для дальнейшего развития космонавтики и освоения Солнечной системы.

При всей фантастичности предложенного проекта с позиции сегодняшнего уровня космонавтики, его основные положения могут быть проверены путем математического и маломасштабного моделирования в настоящее время.

Учитывая ускоряющиеся темпы наступления экологической угрозы и большую трудоемкость создания РКЭКК, целесообразно как можно скорее организовать международную программу по выявлению проблемных вопросов и концептуальных путей их решения для подтверждения возможности создания РКЭКК. Один из ее этапов может содержать создание модели барражирующего астрорегу-лятора климата — маломасштабного сол-нечнопарусного корабля, для создания которого сегодня есть все предпосылки. Это позволит провести проверку возможности выполнения транспортных операций полномасштабного СПК, включая барражирование в рабочей зоне у линейной точки Лагранжа Ь1ф фотогравитационного поля Земля-Солнце в качестве «дозорного космической погоды» для предупреждения о наступлении солнечных магнитных бурь на Земле [17].

Список литературы

1. Коротеев А.С., Семенов Ю.П., Семенов В.Ф., Сизенцев Г.А., Синявский В.В., Соколов Б.А., Сотников Б.И. Космическая техника и космонавтика в решении экологических проблем мировой энергетики XXI века // Известия РАН. Энергетика. 2006. № 1. С. 142-155.

2. Turn down the heat: why a 4 °C warmer world must be avoided. Режим доступа: h ttps ://www.go ogle .ru/url?sa=t&rct=j&q = & esrc=s&source = web & cd=4& sqi=2& ved=0C Do QFjADah UKEwj4ttjnmP3 GAh WDECwKH T3CAJg&url=http%3A%2F%2Fwww.medbox. org%2Fturn-down-the -heat%2Fdownload. pdf& ei = lSC3 Vbi YMo OhsAG9hIPACQ&usg =AFQj CNGKKI7Z-v 1jZP33 CYywcCYYg W-mCA&bvm=bv.98717601,d.bGg (дата обращения 28.07.2015 г.).

3. Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. С. 352.

4. Кокорин А.О. Изменение климата: обзор Пятого оценочного доклада. М.: Всемирный фонд дикой природы (WWF), 2014. 80 с. Режим доступа: http://www.wwf. ru/resources/publ/book/916 (дата обращения 28.07.2015 г.).

5. Изменение климата, 2013 г. Физическая научная основа. Резюме для политиков. Вклад рабочей группы 1 в пятый доклад об оценке межправительственной группы экспертов по изменению климата. Режим доступа: https://www.ipcc. ch/pdf/assessment-report/ar5/wg1 /WG1AR5_ SPM_brochure_ru.pdf (дата обращения 28.07.2015 г.).

6. Пресс-релиз МГЭИК 31 марта 2014 г. Доклад МГЭИК: Изменяющийся климат порождает широко распространенные риски, однако существуют возможности для эффективных ответных мер. Режим доступа: https://www.google.ru/url?sa=t&rct= j &q = &esrc=s&source = web & cd=1 & ved = 0 CB wQFjAAah UKEwjerbHZlv3GAh WLiiwKHTB GB 5w & url = http % 3 A% 2F%2Fwww.ipcc.ch%2Fpdf%2Far5% 2Fpr_wg2%2F14033 1_pr_wgII_ru .p df & e i = Xh 63Vd6GOou VsgGwjJ 3 gC Q & u sg = AF Qj CNGT_GOrHn8EZQ9b G02N2fFmlOm9 OA&bvm=bv.98717601,d.b Gg (дата обращения 28.07.2015 г.).

7. Общий информационный пакет. 5-й оценочный отчет МГЭИК, РГ-3. Режим доступа: http://infoclimate.org/wp-content/ uploads/2014/04/rabochaya -grupa-3.pdf (дата обращения 28.07.2015 г.).

8. Делукки М., Джейкобсон М. Путь к надежной энергетике в 2030 году // В мире науки. 2010. № 01. С. 44-51.

9. Кокорин А.О. Парижская конференция по климату: успех или провал // Независимая газета. 12.01.2016 г. Режим доступа: http://www.ng.ru/ng_ energiya/2016-01-12/9_climat.html (дата обращения 28.11.2018 г.).

10. Климат для чайников: задачи и трудности парижской конференции ООН СОР 21. Режим доступа: ru.rfi. fr/frantsiy a/20151130-sor21 -zadachi-i-trudnosti-parizhskoi-konferentsii-oon-po-klimatu (дата обращения 21.08.2018 г.).

11. ТАСС 25.11.2017 г. Адаптационный фонд станет финансовым инструментом Парижского климатического соглашения. Режим доступа: http://tass.ru/plus-one/4753805 (дата обращения 28.11.2018 г.).

12. Луна — шаг к технологиям освоения Солнечной системы / Под науч. ред. В.П. Легостаева и В.А. Лопоты. М.: РКК «Энергия», 2011. С. 584.

13. Шевченко В.В. Утилизация привнесенного на Луну астероидного вещества как более экономичный путь к получению космических ресурсов высокой ценности // Космическая техника и технологии. 2018. № 1. С. 5-22.

14. Сизенцев Г.А. Космический комплекс для решения энергоклиматических проблем на Земле // Космическая техника и технологии. 2013. № 3. С. 82-95.

15. Беляев Л.С., Лагерев А.В., Посе-калин В.В. и др. Энергетика XXI века: Условия развития, технологии, прогнозы / Отв. ред. Н.И. Воропай. Новосибирск: Наука, 2004. 386 с.

16. Сизенцев Г.А., Сотников Б.И. Концепция космической системы регулирования термического режима земной атмосферы // Известия РАН. Энергетика. 2009. № 2. С. 91-100.

17. Зеленый Л.М. Космические исследования необходимы для жизни на Земле // Экология и жизнь. 2011. № 9(118). С. 48-55. Статья поступила в редакцию 28.09.2018 г.

Reference

1. Koroteev A.S., Semenov Yu.P., Semenov V.F., Sizentsev G.A., Sinyavskiy V.V., Sokolov B.A., Sotnikov B.I. Kosmicheskaya tekhnika i kosmonavtika v reshenii ekologicheskikh problem mirovoy energetiki XXI veka [Space technology and cosmonautics in solving ecological problems of world power engineering of the XXI century]. Izvestiya RAN. Energetika, 2006, no. 1, pp. 142-155.

2. Turn down the heat: why a 4°C warmer world must be avoided. Available at: https://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q = &esrc=s&source=web&cd=4&sqi=2&ved=0CDoQFj ADah UKEwj4ttjnmP3 GAh WDECwKHT3 CAJg&url=http%3A%2F%2Fwww.medbox.org%2Fturn -down-the-heat%2Fdownload.pdf& ei=lSC3VbiYMoOhsAG9hIPACQ&usg=AFQj CNGKKI7Z -v 1jZP33CYywcCYYgW-mCA&bvm=bv.98717601,d.bGg (accessed28.07.2015).

3. Budyko M.I. Klimat v proshlom i budushchem [Climate in the past and in the future]. Leningrad, Gidrometeoizdatpubl., 1980. 352p.

4. Kokorin A.O. Izmenenie klimata: obzor Pyatogo otsenochnogo doklada [Climate change: review of the Fifth assessment report]. Moscow, Vsemirnyy fond dikoy prirody publ., 2014. 80 p. Available at: http://www.wwf.ru/resources/publ/book/916 (accessed 28.07.2015).

5. Izmenenie klimata, 2013 g. Fizicheskaya nauchnaya osnova. Rezyume dlya politikov. Vklad rabochey gruppy 1 v pyatyy doklad ob otsenke mezhpravitel'stvennoy gruppy ekspertov po izmeneniyu klimata [Climate change, 2013. Physical scientific basis. Summary for politicians. Contribution of working group 1 to the fifth assessment report of Inter-governmental Panel of Climate Change]. Available at: https://www.ipcc.ch/pdf/ assessment-report/ar5/wg1/WG1AR5_SPM_brochure_ru.pdf (accessed 28.07.2015).

6. Press-reliz MGEIK 31 marta 2014 g. Doklad MGEIK: Izmenyayushchiysya klimat porozhdaet shiroko rasprostranennye riski, odnako sushchestvuyut vozmozhnosti dlya effektivnykh otvetnykh mer [IPCC Press release of March 31, 2014. IPCC Report: a changing climate results in wide-spread risks, however there are capabilities for effective retaliatory measures]. Available at: https://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q = &es rc=s&source=web&cd= 1 &ved=0CBwQFjAAah UKEwjerbHZlv3 GAh WLiiwKHTB GB5w&url=http %3A% 2F% 2Fwww.ipcc.ch%2Fpdf% 2Far5% 2Fpr_wg2%2F140331_pr_wgII_ru.pdf&ei =Xh63 Vd 6GOou VsgGwjJ3gCQ&usg=AFQjCNGT_GOrHn8EZQ9b G02N2fFml0m9 OA&bvm=bv.98717601 ,d.bGg (accessed28.07.2015).

7. Obshchiy informatsionnyy paket. 5-y otsenochnyy otchet MGEIK, RG-3 [General information packet. The fifth assessment report of Inter-governmental Panel on Climate Change (IPCC), WG-3]. Available at: http://infoclimate.org/wp-content/uploads/2014/04/ rabochaya-grupa-3.pdf (accessed 28.07.2015).

8. Delukki M, Dzheykobson M. Put' k nadezhnoy energetike v 2030 godu [The way to reliable power engineering in 2030]. Vmire nauki, 2010, no. 01,pp. 44-51.

9. Kokorin A.O. Parizhskaya konferentsiya po klimatu: uspekh ili proval [The Paris Climate Conference: success or failure]. Nezavisimaya gazeta, 12.01.2016. Available at: http://www.ng.ru/ng_energiya/2016-01-12/9_climat.html (accessed 28.11.2018).

10. Klimat dlya chaynikov: zadachi i trudnosti parizhskoy konferentsii OON SOR 21 [Climate for dummies: tasks and problems of Paris Conference the UN SOR 21]. Available at: ru.rfifr/frantsiya/20151130-sor21-zadachi-i-trudnosti-parizhskoi-konferentsii-oon-po-klimatu (accessed 21.08.2018).

11. TASS 25.11.2017 g. Adaptatsionnyy fond stanet finansovym instrumentom Parizhskogo klimaticheskogo soglasheniya [TASS 25.11.2017 r. The Adaptation Fund will be a financial tool for the Paris Climate Agreement]. Available at: http://tass.ru/plus-one/4753805 (accessed 28.11.2018).

12. Luna — shag k tekhnologiyam osvoeniya Solnechnoy sistemy [The Moon — a step to technologies of the Solar system exploration]. Sci. ed. by V.P. Legostaev and V.A. Lopota. Moscow, RKK «Energiya» publ., 2011. 584 p.

13. Shevchenko V.V. Utilizatsiya privnesennogo na Lunu asteroidnogo veshchestva kak bolee ekonomichnyy put' k polucheniyu kosmicheskikh resursov vysokoy tsennosti [Utilization of the asteroid subject on the Moon — a more economic way to obtain cosmic resources of high value]. Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii, 2018, no. 1(20), pp. 5-22.

14. Sizentsev G.A. Kosmicheskiy kompleks dlya resheniya energoklimaticheskikh problem na Zemle [A space system to address energy and climate problems on Earth]. Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii, 2013, no. 3, pp. 82-95.

15. Belyaev L.S., Lagerev A.V., Posekalin V.V. etc. Energetika XXI veka: Usloviya razvitiya, tekhnologii, prognozy [Power engineering of the XXI century: Development conditions, technologies forecasts]. Editor-in-chief N.I. Voropay. Novosibirsk, Nauka publ, 2004. 386 p.

16. Sizentsev G.A., Sotnikov B.I. Kontseptsiya kosmicheskoy sistemy regulirovaniya termicheskogo rezhima zemnoy atmosfery [Concept of the space control system of the earth atmosphere thermal mode]. Izvestiya RAN. Energetika, 2009, no. 2, pp. 91-100.

17. Zelenyy L.M. Kosmicheskie issledovaniya neobkhodimy dlya zhizni na Zemle [Space research is necessary for life on the Earth]. Ekologiya i zhizn', 2011, no. 9(118), pp. 48-55.