CC BY
99
УДК 629.78:504.61
Влияние токсичных компонентов топлива на экологию Земли
при запусках ракет
Анопка А.С. anopka.aleksandr@mail.ru
Омский государственный технический университет Российская Федерация, 644050, Омск, Пр. Мира, 11
Аннотация: Данная статья раскрывает проблему воздействия агрессивных токсичных компонентов ракетного топлива в отделяемых частях на экологию Земли и предлагаемые пути решения данной проблемы.
Ключевые слова: экология, ракета, токсичные топлива, районы падения.
UDC 629.78:504.61
TOXIC EFFECTS OF COMPONENTS FUEL TO ECOLOGY EARTH IN LAUNCH
Апорка Alexander S. anopka.aleksandr@mail.ru
Omsk State Technical University The Russian Federation, 644050, Omsk, Pr. Mira, 11
Abstract: This article reveals the problem of corrosive toxic components of rocket fuel in the separated parts of the ecology of the earth and the proposed solutions to this problem.
Key words: ecology, rocket, toxic fuel, falling areas.
В современном мире очень активно продолжает развиваться ракетно-космическая техника (РКТ), в том числе и новые баллистические ракетоносители (РН) на жидких компонентах ракетного топлива (КРТ): амил (АТ) и гептил (НДМГ). Любое проектирование и изготовление новых образцов РН требует, соответственно, проведение летных испытаний, а в дальнейшем, при эксплуатации и продлении сроков эксплуатации, также необходимо проведение пусков. В настоящее время именно двигатели на жидких КРТ обладают большой удельной тягой и соответственно имеют лучшие характеристики, по сравнению с твердотопливными, а, следовательно, отказа от их использования в ближайшее время не предвидится.
Одной из самых критичных проблем при проведении любых пусков ракет (испытательный, коммерческий и т.д.) является экологическая составляющая, а в частности - это наличие не использованных остатков
КРТ в отделившихся частях баках ступеней РН. Очевидными факторами влияния на окружающую среду являются:
- воздействие на почву и воду остатков агрессивных КРТ;
- возможное возникновение очагов пожара;
- деформация почвы при падении ступеней и т.д.
В 2006 году 26 июля состоялся запуск РН «Днепр». На 75 секунде после старта произошло выключение двигательной установки 1 ступени РН "Днепр" и как следствие, ее падение и взрыв. Все это случилось в безлюдном районе у поселения Жанкала, Кызылордынской области Республики Казахстан, в 150 километрах от места старта. На месте аварии РН образовалась воронка диаметром 50 и глубиной 10 метров. Взятые там пробы грунта содержали до одного грамма токсичного ракетного топлива НДГМ на литр почвы, таким образом предельно допустимая концентрация (ПДК) была превышена в тысячу раз. На площади восьми гектаров ударной волной была выкорчевана практически вся растительность. Понадобится длительное время на естественное восстановление окружающей среды данной территории.
Авария РН привела к огромному количеству мероприятий по ликвидации последствий, в том числе и больших финансовых затрат, как Российской Федерацией, так и Республикой Казахстан.
По отдельной информации Радио "Свобода", некоторые жители сел, расположенных недалеко от места падения обломков, обратились за медицинской помощью. Местные медики утверждают, что все люди жалуются на головную боль и кожный зуд. Подобные симптомы могут быть связаны с загрязнением местности КРТ [1].
Также известно, что химические элементы КРТ и корпуса РН могут очень быстро и плотно взаимодействовать с водой и растительной пищей, через которые все негативные вещества в последующем могут попасть и в организмы людей и животных.
Если рассмотреть вопрос в количественной составляющей на примере РН «Днепр» (ракета РС-20Б «Воевода»), используемой в мирных целях для вывода космических аппаратов в космос, то количество остатков КРТ составит:
- 1 ступень - 1000 кг (727 кг АТ, 273 кг НДГМ);
- 2 ступень - 399 кг (286 кг АТ, 113 кг НДГМ) [2].
Весь это остаток упадет на поверхность Земли и нанесет непоправимый ущерб экологии региону.
В настоящее время любой запуск РН сопровождается организаторами пуска в полной мере, в том числе и по линии экологической безопасности. Принимаются максимальные меры по утилизации отделившихся частей РН из районов падения. Но какие бы не были приняты меры - воздействие на окружающую среду очевидно.
Ликвидация последствий падения ступеней РН несет еще и большие финансовые вложения (оцепление района, доставка людей и оборудования к месту ликвидации, нейтрализация, вывоз остатков, рекультивация земли и т.д.).
Исходя из всего вышесказанного, актуальным направлением в проектировании РКТ является разработка путей утилизации (ликвидации) остатков КРТ до момента контакта их с поверхностью Земли.
В настоящее время предлагается несколько вариантов решения данной проблемы.
К.т.н., профессор Семенов В.В. (МАИ) предлагает различные способы, которые необходимо в последующем продолжать исследовать и развивать [3].
Как одним из способов решения данной проблемы с полной уверенностью можно считать разработку РН Falcon 9 компанией США SpaceX. Как известно из средств массовой информации компания планирует осуществить посадку ступени РН в заданном районе после основной работы. Положительное решение данного вопроса одновременно позволить исключить все вышеописанные проблемы.
Специалисты Военного инженерно-космического университета им. А.Ф.Можайского предлагают невыработанные остатки жидких КРТ в отработанных ступенях жидкостных РН одновременно подавать в специальную камеру дожигания во время движения ступени на атмосферном участке спуска с выбросом продуктов горения не в донную часть ступени. При этом первоначально остатки компонентов подают в камеру дожигания с избытком окислителя, а в момент его окончания переводят процесс горения горючего на потребление воздуха путем его подачи в камеру дожигания из зоны с избыточным давлением торможения набегающего потока, например, из донной части РН. Возможно данный метод на сегодняшний день является наиболее «живым», но возникает вопрос: А что будет управлять работой данной системы в полете? Штатная система управления РН продолжит свой полет, выполняя свое предназначение, соответственно на каждую отделившуюся ступень необходимо устанавливать свою собственную мини систему управления, которая будет контролировать как количество остатков топлива, так и производить открытие-закрытие клапанов, вентилей и так далее [4].
В последующем предложенный метод был доработан и предложено использовать тепловую энергию, выделяемую при горении остатков КРТ, для управления падением ступени РН [5].
Наиболее полно представлены предлагаемые способы утилизации остатков КРТ специалистами Омского государственного технического университета [6]. Из всех перечисленных методов какая-то часть уже реализована на современных типах РН. Продолжается активное проведение исследований в данной области.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что в настоящее время любые элементы и узлы современной и перспективной РКТ оказывают отрицательное влияние на экологию Земли. Все методы по утилизации остатков КРТ, предложенные научными сотрудниками различных организаций, имеют право на существование. Очень важно продолжать исследования в данной области. Чем больше будет исследовано методов, тем быстрее будет решена данная проблема. При исследовании и решении проблемы, необходимо как можно больше уделять внимания «экологической чистоте» перспективной РКТ.
Считаю, что необходимо продолжать исследования в области разработки, доработки метода нейтрализации КРТ на пассивном участке траектории (ПУТ) с помощью специальных устройств, реализацию бортовой системы нейтрализации остатков КРТ на основе химической газификации НДГМ штатным окислителем, имеющимся в РН. Именно применение комбинированного метода (совмещение процесса окисления и процесса термического разложения НДГМ) позволить в будущем успешно реализовать решение существующей проблемы [6].
Здесь же следует уделить не маловажное значение и подготовке будущих специалистов, участвующих в разработке новой, перспективной РКТ, которые с момента проектирования будут учитывать влияние КРТ на экологию Земли в целом.
Задача по максимальному сохранению окружающей среды была, есть и будет иметь свою актуальность и с каждым днем все сильнее.
Библиографический список:
1. Евгений Паперный «Воевода оказалась сатаной»//ЬЕЭТА.Ки: сайт новостей. 2006. URL: http://lenta.ru/articles/2006/08/07/satan/ (дата обращения: 1.03.2016).
2. ГП «КБ «Южное» им.М.К.Янгеля» Расчет баллистический Часть 1 Материалы по баллистике на пуск ракеты РС-20 с космическим аппаратом. 2011. с.8.
3. Семенов В.В. «Мифы и реальность о воздействии ОЧ РН»//МУ8ИАаЕБ^и: портал презентаций. 2015. URL: http://www.myshared.ru/slide/907589/ (дата обращения 10.03.2016).
4. Ведерников М.В., Герасимов А.Б., Жиганов Е.Б., Зубарьков В.А. «Способ уничтожения невыработанных остатков жидких компонентов ракетных топлив в отработанных ступенях жидкостных ра-кет»//БАЖРАТЕЖОУ^и: банк патентов. 2002. URL:http://bankpatentov.ru/node/126028 (дата обращения 25.02.2016).
5. Каземиров А.В. «Способ утилизации невыработанных остатков компонентов ракетного топлива в отработанных ступенях ракет-носите-лей»//ЕКЕЕРАТЕШ\:Ш: поиск патентов. 2013. URL: http://www.freepatent.ru/patents/2484283 (дата обращения 4.03.2016).
6. Шатров Я.Т. Обеспечение экологической безопасности ракетно-космической деятельности [Текст]: (учеб.-метод. пособие). Ч. 1: Виды и масштабы воздействия РКТ на окружающую среду. Нормативное и правовое обеспечение экологической безопасности. Трассы пусков и районы падения отделяющих частей ракет-носителей. Нейтрализация токсичных ракетных топлив. Проектно-конструкторские решения, 2010. - 261 с.
Bibliography:
1. Eugene Papernyi "Voivod was Satan» // LENTA.RU: news site. 2006. URL: http://lenta.ru/articles/2006/08/07/satan/
(Reference date: 01.03.2016).
2. SE "CB" Southern "name of MK Yangelya" Calculation of Ballistic Materials Part 1 ballistic missile in the launch of the RS-20 spacecraft. 2011, p.8.
3. Semenov V. "Myths and realities of the impact of RON RN» // MY-SHARED.RU: presentation portal. 2015. URL: http://www.my-shared.ru/slide/907589/ (reference date 10/03/2016).
4. Vedernikov MV, Gerasimov, AB, EB Zhiganov, Zubarkov VA "The process of destruction undeveloped remnants of liquid missile fuel components in the exhaust levels of liquid propellant missiles» // BANKPATENTOV.RU: patents Bank. 2002. URL: http: //bankpatentov.ru/node/126028 (reference date 02/25/2016).
5. AV Kazemir "The method of disposal of undeveloped remnants of propellant components in the waste stages of launch vehicles» // FREEPA-TENT.RU: search patents. 2013. URL: http://www.freepatent.ru/pa-tents/2484283 (reference date 04/03/2016).
6. Tents YA.T. Ensuring environmental safety of rocket and space activities [Text]: (. Ucheb manual method). Part 1: The types and extent of the impact of CT on the environment. Normative and legal maintenance of ecological safety. Downhill starts and districts fall separating parts of carrier rockets. Neutralization of the toxic rocket fuel. Design and engineering solutions, 2010. -261 p.
Об авторах:
Анопка Александр Станиславович (anopka.aleksandr@mail.ru)
ФГБОУ ВО «Омский государственный технический университет», начальник цикла-старший преподаватель, г.Омск, Россия.
About authors:
Аnopkа Alexander S. (anopka.aleksandr@mail.ru) VPO "Omsk State Technical University", Head of the cycle, the senior teacher, Omsk, Russia.
