КОСМОС и ЭКОЛОГИЯ
И КОСМОС, И ЖИЗНЬ
«Полёты в космос остановить нельзя. Это не занятие одного какого-то человека или даже группы людей. Это исторический процесс, к которому закономерно подошло человечество в своём развитии».
Запоздавшая «Нобелевка»
Космос! Его фиолетовая бездна веками притягивала человека, а пришло время, оторвала от земли и позвала в неведомые дали. За восторг обозреть Землю с высоты трёхсот километров и ощутить малость «голубой планеты», за многое, действительно необходимое для жизни будущих поколений, человечество платит подчас непомерно высокую цену.
В 1974 году профессор Шервуд Роулэнд и Марио Молина в результате исследований обнаружили эффект убывания концентрации озона в атмосфере в результате расщепляющего действия хлора, входящего в состав фреонов. Открытие беспрецедентное, имеющее огромное практическое значение. Однако, Нобелевская премия нашла «героев» лишь в 1995 году. Почему с растяжкой во времени? Потому что вскоре стало ясно: открытие «задевает за живое» вопросы экономики и политики ведущих стран мира. Но вернёмся к сути вопроса.
Особенно ощутимо гибель озона происходит на высоте нижней границы стратосферы, на высоте 15 — 25 километров, там, где сосредоточена основная масса озона и там, где изменение концентрации озона происходит за счёт переноса воздушных масс.
Простое газообразное вещество озон, как разновидность кислорода, составляющего примерно 21% воздуха, крайне не устойчиво к воздействию химических веществ и излучениям Солнца, особенно его ультрафиолетовой части. Но почему мы так печёмся о сохранности озона?
Озон воздушного «кокона», заботливо укрывающего Землю от вредных воздействий космоса, полезен тем, что поглощает «излишки» ультрафиолета, оберегая всё живое от опасных доз облучения, а при распаде образует крайне необходимый человеку кислород.
Озон и его враги
Учёные уверены, если озон не защитит Землю от губительного влияния ультрафиолета, как это делает будучи в достаточных количествах в воздухе , произойдет опасная вспышка заболеваний рака кожи, уничтожится планктон океанов, возникнет опасная мутация растительного и животного мира. Озон образуется в воздухе естественным путем за счет фотохимических реакций между кислородом, азотом , водородом и хлором , содержащихся в воздухе
Погубить озон очень просто. Делается это и естественным, природным порядком , например, окислами азота и хлора, хлористым водородом, образующихся при извержении вулканов.
Большой урон озоновому слою наносит и задымленность горящих лесных массивов. И зачастую по вине человека.
Но куда более опасными для существования озонового слоя являются искусственные «убийцы», рукотворные вещества , активно используемые человеком в процессе жизнедеятельности. К таковым относят минеральные удобрения, особенно азотные, хладоагенты , так называемые ФРЕОНЫ, а так же авиационное и ракетное топливо.
Дело в том, что в нижней части атмосферы при огромных температурах озоновый слой атакуется выбросами продуктов горения топлив сверхскоростных самолетов. Особенно в этом отношении опасны такие супер самолеты, как «Конкорд» и «ТУ -144». Не только из экономических, но и экологических соображений сенсационные авиапроекты оказались не жизнеспособны.
В верхней части атмосферы озоновый слой «съедают» продукты горения твердотопливных ракет. В недавнем прошлом огромный ущерб озоновому слою наносили фтор и хлорсодержащие органические вещества (фреоны).
Благодаря принятой в Вене в 1985 году Международной конвенции и Монреальскому протоколу от 16 сентября 1987 года эти вещества оказались запрещены к производству и применению.
Тогда под протоколом поставили авторитетные подписи США и СССР. Республика Казахстан, знаменитая российским «Байконуром», присоединилась к Монреальскому протоколу лишь 30 сентября 1997 года. Увы, не все правительства даже крупнейших стран производителей фреонов поставили тогда свои подписи под «жизни сберегающим» документом. «Воздержались» от протеста по разрушению озонового слоя такие влиятельные страны, как Индия и Китай, ряд развивающихся стран.
Масштабы угрозы
Они колоссальны. По данным директора института медикоэкологических проблем Севера РАН МН Ю.Г.Мизуна, при выводе на орбиту ракетоносителем челнока типа «ШАТЛЛ» в атмосферу выбрасывается 187 тонн соединений хлора, 180 тонн оксидов алюминия, 7 тонн оксидов хлора.
Можно представить последствия такого вывода, если всего одна молекула соединения хлора в состоянии разрушить сто тысяч молекул озона. Только один запуск челнока «Шатлл» обходится землянам потерей 0,3% общего содержания озонового слоя.
И всё же прогресс налицо. Хотя бы потому, что во времена «оздоровления политического климата» и поворота стран от военного противостояния к сотрудничеству, милитаризация космоса заметно притормозилась , что следует признать огромным достижением человечества.
Ещё совсем недавно вывод каждой тонны военного груза на орбиту обходился в исчезновение восьми миллионов тонн озона. То же происходило при запрещённых термоядерных испытаниях, когда на десятки километров в атмосферу поднимались раскалённые продукты атомных взрывов. Ясно, что жизнедеятельности озона это никак не способствовало.
Специалисты подсчитали, если сегодня прекратить уничтожение озонового слоя по вине человека, то образовавшаяся в космосе «мусорная свалка» продолжала бы уничтожать озоновый слой ещё в течение 30 лет.
Есть и другая впечатляющая цифра. Если бы человек прекратил пополнение сверхвысотной «мусорной свалки», то на её естественное саморазрушение ушло бы не менее 150-200 лет.
Как же обстоят дела сегодня? Если в 1986 году перед началом «сбережения» озонового слоя на погибель выбрасывалось 1,1 млн. тонн хладоагентов, то в 1996 году всего 160 тысяч тонн. Не будь подписанной Монреальской конвенции, эта цифра достигла бы 8 млн. тонн. Разница вполне ощутимая…
Судя по всему, переступив порог нового тысячелетия, человечество ещё не подошло к критически минимальному содержанию озона в атмосфере.
И возможно, не в последнюю очередь благодаря своевременно принятым мерам.
«Дыра в озоне»
Начиная с 1985 года, со времени, когда в Вене общественность забила тревогу и спустя десять лет после обнаружения проблемы учёными человечество столкнулось с таким понятием, как «озоновая дыра», с локальным и опасным обеднением озонового слоя. На огромных пространствах были обнаружены «столбы воздуха» на 30-50% против нормы обеднённые озоном . Опасные «дыры» были обнаружены вначале над Антарктидой, позже и над Арктикой.
Благодаря фотографированию с борта спутника «Земной зонд» прибором ТОМS, у Южного полюса Земли обнаружена озоновая дыра размером с Северную Америку. «Дыра» заметно меньше, той, что наблюдалась осенью 2000 года, однако больше прошлогодней. Почему? Есть предположение, что в то время воздух в стратосфере оказался холоднее обычного. Принято считать, что глобальная беда возникла не по вине человека, а в результате глобальных естественных процессов , происходящих в системе «атмосфера — океан».
В 2002 году со спутника зафиксированы расположенные рядом две озоновые дыры. Правда, небольшого размера. Но уже в 2003 году размер «дыры» превысил все предыдущие величины.
Кандидат физико-математических наук из Центральной аэрологической обсерватории Е.А.Жадин считает, что в указанных регионах сложились наиболее благоприятные объективные условия для уничтожения озонового слоя: «После полярной ночи в сентябре с восходом солнца образуются атомы хлора, которые разрушают озоновый слой». Происходит этот процесс «в полярных стратосферных облаках при очень низких температурах». Виновата в образовании озоновых дыр и ставшая аномальной температура океанов. Вот почему, по мнению учёного, «антропологическое воздействие на атмосферу представляется сильно преувеличенным».
И всё же, как живётся человечеству с «озоновыми дырами» и каковы перспективы их развития, насколько это опасно?
Японский эксперимент
Учёные из Токио, работающие в Национальном институте экологии (г. Цукуба), провели интересное исследование. С помощью мощного компьютера они смоделировали ситуацию образования и развития «озоновых дыр» при условии выполнения странами Монреальского протокола 1987 года. В суперкомпьютер ввели необходимые данные за период 1980-1990 годов по содержанию в воздухе фреона, концентрации углекислого газа, активности Солнца, изменения температуры морской воды и других параметров.
И…получили размер озоновой дыры, реально наблюдаемый на наконец 90-х годов. Выходит, достоверный прогноз возможен?
«Межправительственный комитет по изменению климата», работающий под эгидой ООН, в результате проведённого исследования пришёл к выводу, что стабильное восстановление озонового слоя над Антарктикой начнётся с 2020 года и к 2050 году «озоновая дыра» захлопнется. Дай-то Бог! Но это при условии, что человек, соблюдая конвенцию, за указанный период не навредит озоновому слою.
Россия, по мере возможности, соблюдает взятые на себя конвенционные обязательства. Президент Владимир Путин, посещая стартовый комплекс «Байконур», в результате переговоров с президентом Казахстана Назарбаевым подписал соглашение, по которому Россия ещё долгие годы будет посылать ракеты с «Байконура» в космос. Но ракеты будут иного, «экологического характера», модернизированные с учётом насущных требований Монреальской конвенции 1987 года.
На сегодняшний день Всемирная метеорологическая организация (ВМО) и Программа ООН по окружающий среде (ЮНЕП) при участии 300 учёных пришла к выводу: в результате предпринятых международных усилий за последние десять лет озоновая дыра над Арктикой и Антарктикой не увеличила размеры. Но ведь надо, чтобы уменьшила! Но и это большое достижение, позволившее существенно сократить заболеваемость раком кожи и образование катаракты…
Прав был Юрий Гагарин: освоение Космоса остановить невозможно. Но возможно и даже необходимо осваивать Космос разумно, по-хозяйски, помня, что «планета Земля — школа выживания человечества».
Как «проехать» по космосу?
«Чем больше мы запускаем аппаратов в космос, тем менее пригодным для исследования он становится».
Александр Багров,
старший научный сотрудник НИИ астрономии РАН
Нехорошо мусорить…
Апрель 2008 года. По телевизору наблюдаю трансляцию стыковки космических кораблей. И вдруг из ЦУПА в адрес космонавтов слышу удивительную рекомендацию: «Вы там внимательнее посмотрите, нет ли в стыковочном пространстве посторонних предметов…».
Тревожные новости последнего времени, связанные с космической деятельностью, напоминают «снежный ком», готовый в скором времени обратиться в лавину и натворить немало бед. Вот только некоторые «звоночки». …Из хроники новейшего времени. В 2006 году неожиданно прекратил работу новый спутник связи «Экспресс — АМ 11», что сказалось на качестве работы телевизионной и интернетовской связи. Комиссия экспертов пришла к заключению, что «авария вызвана внешним воздействием кого-то постороннего предмета».
1 января 2007 года Китай испытал «противоспутниковую ракету», которой успешно уничтожил свой же метеорологический спутник, при этом изрядно намусорив на орбите.
19 февраля 2007 года на орбите взорвалась верхняя ступень российской ракеты-носителя, в результате чего образовалось более тысячи осколков.
«По сообщению официальных представителей агентства NASA, 26 октября, по команде с Земли МКС был произведён манёвр, чтобы избежать возможности столкновения с отработанным разгонным блоком «PEGASUS». Включённые двигатели модуля «Заря» в течение 5 секунд подняли МКС на 1,5 км, изменив параметры орбиты 371 км на 398 км. В противном случае разгонный блок грозил пройти от МКС на расстоянии всего в 1,4 км. Как, говорится, «пронесло». Как и «пронесло» 29 марта 2007 года, когда чилийский авиалайнер А-340 , направлявшийся в Новую Зеландию в небе над Тихим океаном едва не столкнулся с падающим горящим российским космическим мусором. Жизни экипажа и пассажиров от смерти отделяли всего 40 секунд…
Известно, чисто не там, где убирают, а там, где не мусорят. Интенсивное освоение космоса, запуск на высокие орбиты, в тысячу и более километров, огромного числа не возвращаемых на Землю аппаратов, создаёт проблему, над которой «ломают голову» лучшие представители технической мысли.
Как убрать с космических орбит груды опасного металлолома?
В 2007 году по некоторым оценкам вокруг Земли вращалось от 70 до 150 тысяч объектов размерами до десятков сантиметров и весом от 3 до 5,5 тысяч тонн. Только в ближнем космосе насчитывается 9 тысяч искусственных объектов. Причём наиболее опасными считаются объекты разрушающиеся неожиданно.
Благо, когда космический мусор вращается на низкой (до 400 км) орбите от поверхности Земли. В этом случае есть шанс самоочищения «свалки»: нижняя её часть тормозит о край воздушного «океана», теряет скорость, притягивается Землёй и сгорает в атмосфере. А если орбиты геостационарные, находящиеся за тысячу и более километров, где воздуха нет и в помине?
Там «мусор» способен вращаться бесконечно долго…
Проблема в том, что из 10 тысяч космических объектов функционируют лишь 6% и каждый год «мусорная свалка» увеличивается на 4%. Печальная статистика…
Что же находится на «космической свалке»? По данным РАН «свалка» на 85% состоит из крупных частей ракет и разгонных блоков, с помощью которых на орбиту выводятся искусственные спутники и сами спутники. Еще 12% составляют элементы конструкций, отделяющихся при запуске спутников и их эксплуатации. Оставшаяся часть — фрагменты, образованные от соударения крупных обломков. Проблему представляют и взрывы баков с отработанным топливом, в которых остается 5-10% топлива. Лишь в последние годы специалисты зафиксировали 182 космических «фейерверка».
«Пояса» опасности
Космический мусор размещается в пространстве не однородно, а слоями. Первый пояс «дальнего» мусора находится на высоте 850-1000 км и состоит из отработавших ресурс метеорологических и научных спутников, зондов. Второй пояс поднимается на высоту около 30 тыс. км, в район геостационарных орбит, где находится около 800 обломков, с ежегодным пополнением на 20-30 новых.
Но «мусор» космоса опасен не только на орбите, он опасен и на Земле.
В 1964 году произошёл неудачный запуск навигационного спутника США с ядерными материалами на борту, которые рассеялись над акваторией Тихого океана. Проблема России — запуски ракет с Байконура, траектории полёта которых проходят над некогда девственным Алтайским краем. Некогда, по той причине, что край тайги, гор и озёр сегодня усеян обломками первых ступеней ракет с остатками высокотоксичного топлива. Край, который мог бы стать для России доходной «меккой» международного туризма, превратился в место, опасное для проживания населения…
1978 году на север Канады упал советский спутник «Космос-594». И хорошо, что упал в район тайги. А годом позже на Австралию рухнули обломки американской космической станции Skylab. И тут повезло: обломки упали в пустынные районы. Всем памятна история «затопления» советской орбитальной станции «Мир». Тогда мировая общественность нервно обсуждала тему падения многотонной махины, которая нашла приют в Тихом океане.
В результате…
В результате происходит то, что произошло с индийским «обломком». На орбите взорвалась ступень ракеты, после чего образовалось 300 крупных и гораздо большее число мелких обломков. А ведь каждый из обломков несётся в космосе со скоростью в несколько километров в секунду. Представляете, что произойдёт, если действующий спутник или станция столкнутся на орбите с подобным «монстром»?
И это вполне реально! Как реальным оказалось в июне 1996 года столкновение на высоте в 660 км при скорости в 15 км/сек. французского спутника с фрагментом 3 ступени французской же ракеты «Ариан». Понятно, что предъявлять претензии кому-либо французам не приходится. Сами виноваты. А если бы «фрагмент» оказался американским или российским? Или китайским? Кто и в какой мере держал бы ответ за причиненный материальный и моральный ущерб? Сумма «набегает» немалая!
Вот мы и подошли к болезненной составляющей международной «метлы» по очистки космического «мусора», к правовой и юридической её части, той, что обуславливает ответственность. И наказание.
Существует ли международный закон по этой проблеме?
Закон РФ «О космической деятельности» принят 6 октября 1999 года и согласно 30 статьи закона, ответственность на себя принимает сторона, которой принадлежит «мусор», мешающий «проезду по космической дороге».
Удивительно, но о проблеме космического «мусора» впервые заговорили 25 лет назад, а «в колокола начали бить» лишь в последние годы, когда ситуация обострилась до предела.
Председатель комиссии по проблемам космического мусора РАН, зам. директора Института прикладной математики им. М.В.Келдыша Эфраим Аким замечает, что опасны не столько крупные обломки, движение которых легче прогнозировать, сколько мелкие, несущиеся со скоростью 8-10 км/сек, столкновения с которыми может не выдержать ни спутник, ни станция. И отмечает многочисленные случаи «неприятных инцидентов с пассажирскими космическими кораблями и орбитальными станциями». И это ещё одна из причин считать профессию космонавта по-настоящему героической.
А ещё был случай…
История освоения космического пространства, работы на орбитах, полна «экстрима» и драматизма. И тот, кто примеряет костюм космонавта, должен быть готов ко всему.
Лишь в последние «гласные» годы общественность узнала о нештатных ситуациях, которые пришлось пережить на орбитах «героям космоса», в том числе Ю.А.Гагарину и А.А.Леонову. Не меньше адреналина выбрасывается в кровь космонавтов и сегодня. Представьте, вы работаете на МКС и вдруг слышите, как «кто-то» постукивает снаружи по борту станции…
Уж не НЛОнавты просятся на дружескую пирушку? Но шутки в сторону. Такая ситуация и сложилась на МКС, когда космонавты «пожаловались» в ЦУП на странные постукивания в российский модуль станции. И были «успокоены» тем, что о стенки станции постукивает космический мусор. Сегодня на этот случай МКС защищена специальными экранами. Но всегда ли экран выдержит непредсказуемый удар?
А тем временем службы наземного наблюдения фиксируют зачастившие столкновения на орбитах частиц «мусора», а значит, и дробление, размножение космической «свалки».
В 1961 году на орбите «намусорил» взрыв ступени ракеты-носителя спутника США серии «Транзит». В 1964 году по команде с Земли превратился в металлолом советский спутник «Космос-504».
Когда в январе 2007 года китайские специалисты послали на орбиту ракету и разнесли «в пух и прах» ставший ненужным собственный спутник, Россия и США решительно осудили «запланированный» Китаем вызов международной общественности. Судя по всему, Китай не собирается считаться с установленными международными нормами по освоению космоса. Кстати, за «китайской стеной» до сих пор не подписали Монреальскую конвенцию по сохранению озонового слоя планеты. И это, как и многое другое, настораживает…
В 1983 году американский шатл Challenger вернулся с орбиты с повреждением лобовой стенки корабля. Причина? Столкновение с «мусором» орбиты.
Та же история постигла советскую станцию «Салют-7», поверхность которой оказалась словно иссечённой металлическим «градом».
Ситуация «из ряда вон» сложилась на необитаемой МКС в июне 1999 года. Тогда в ЦУПе шла упорная борьба за спасение станции, поскольку МКС угрожало столкновение с обломком разгонного блока одной из ракет. Баллистики оказались на высоте, и МКС удалось «увернуться» от столкновения. Обломок миновал станцию на расстоянии 6,5 км…
Март 2001 года. Выходящий из МКС открытый космос американский астронавт Джеймс Восс теряет подставку для закрепления ног на корпусе станции. «Железяка» размером 15 на 30 см и весом 7 кг уплывает в космос, отчего станции приходится делать незапланированный манёвр.
Что делать?
Кто «виноват», ясно. Основные загрязнители космических орбит, безусловно, самые «продвинутые» в отношении освоения космоса страны: США и Россия. Теперь уже и Китай. Да и другие тоже.
Но как решать проблему? Представитель РАН, лауреат Ленинской и трёх Государственных премий, профессор, доктор физико-математических наук Эфраим Аким вынужден признаться: «Эффективных способов уничтожения космического мусора не существует». Некогда предлагалось сжигать космический мусор лазерами. Крупные осколки, может быть, и можно уничтожить. А мелкие? Всё ведь не сгорит. Кто-то высказал фантастическую идею обратиться за помощью к инопланетянам, дескать, НЛО помогут «растащить» мусорную свалку с орбит.
А если серьёзно, реально проблема представляется неразрешимой.
И лучше всего это известно зав. сектором прикладной небесной механики, а с 1965 года и главе Баллистического центра Института, члену Международного Астрономического союза Эфраим Акиму, который высказался в ключе, который ни как не может успокоить общественность: «Нам надо всеми силами предотвращать дальнейшее загрязнение космоса». А возможно ли это, когда год от года желающих «намусорить» на орбите становиться всё больше и больше? Кажется, сегодня в космос летают все «кому не лень»!
И как убирать «мусор» на орбитах, если свалка день ото дня множится в угрожающих размерах? Остановить полёты в космос? Но еще Ю.А.Гагарин говорил: «Полёты в космос остановить нельзя. Это не занятие одного какого-то человека или даже группы людей. Это исторический процесс, к которому закономерно подошло человечество в своём развитии».
Мысли есть. Денег нет.
В первую очередь следует навести порядок в том, что уже имеется. Например, создать международную систему слежения, объединить каталоги объектов, разработать общую систему предупреждения о рисках столкновения. Такие меры предлагаются главным баллистиком российского ЦУПа Николаем Ивановым.
Необходимы и чёткие Международные правила космического движения. Специальная комиссия под эгидой ООН работает над «кодексом космической чести». Но тут, как всегда, «палки в колёса» вставляют военные, не желающие раскрывать возможности секретных спутников.
Помимо научно-технической и правовой составляющей международной «метлы», призванной убрать «мусор» с орбит, имеется и финансовая сторона. Известно, освоение космоса давно стало делом прибыльным и на орбитах «крутятся» огромные деньги. Как застраховаться от материальных потерь? Опять таки нужны общие правовые нормы.
Нужны чёткие методики захоронения выработавших свой срок космических аппаратов. Особая статья — выработка новых международных стандартов в отношении искусственных спутников Земли. По новым правилам аппарат должен снабжаться резервным топливом, с помощью которого его можно было бы направить в специальный район хранения или к Земле на уничтожение в атмосфере. Кроме того, аппарат должно оснащать дополнительной системой управления для увода с рабочей орбиты. А это требует значительных финансовых влияний.
Есть идея на высоте на 200-300 км выше геостационарной орбиты оборудовать «кладбище спутников». Необходимо решить и проблему слива остаточного топлива из разгонных блоков ракет. И это тоже потребует дополнительных материальных затрат…
Иного не дано. Мусорить — ума не надо, но убирать мусор всегда большая проблема. Как на земле, так и в космосе.
Газета «АИФ» (№ 7, 2007 г) под рубрикой «Невероятно» приводится следующий факт: «4,8 млн. га территории России оказались непригодны для жизни и работы из-за упавших на неё частей космических ракет». Страшные цифры! Как бы, обживая Космос, не превратить Землю в необитаемую пустыню.
Р.S. В 2010 году в Праге состоялся Астронавтический конгресс, где работал и Международный комитет по космическому мусору.
И вот последние данные. Сейчас на орбитах вокруг Земли «кружат» 15550 объектов искусственного происхождения, и более других государств мусорную свалку пополняет Китай. Начальник сводного управления по организации космической деятельности Федерального космического агентства Юрий Макаров от имени Роскосмоса заявил, что количество мусора в 2010 году увеличилось.
Источник