Реферат: Экологические проблемы космодрома "Плесецк"
Анализ публикаций и приводимых в них аргументов показывает, что в их основе лежат незнание как самой ракетно-космической техники, так и физико-химических процессов, происходящих в ходе ее эксплуатации. Самое парадоксальное заключено в том, что в настоящее время ракета является самым древним из известных человечеству транспортным средством с двигателем внутреннего сгорания. Первое документальное свидетельство о практическом использовании ракет относится к 1232 году н.э., но некоторые исследователи считают, что первые ракеты появились за 3 тысячи лет до нашей эры. Но даже сейчас, на пороге XXI века, в эпоху невиданного технического прогресса и возросшего образовательного уровня населения мирные космические ракеты по прежнему вызывают у многих людей панический ужас.
История изучения влияния космической деятельности на ОПС.
Исследования влияния космодрома на природную среду были начаты в 1990 году, когда отрицательное отношение жителей Архангельской области к космодрому было доведено до критического значения. В ноябре этого года по требованию народных депутатов распоряжением Исполкома Архангельского областного Совета № 107р была создана комиссия под председательством архангельского ученого В.Ф.Цветкова, которая должна была изучить влияние космодрома "Плесецк" на биосферу и жителей области. Годом раньше, в 1989 году на космодроме в инициативном порядке была начата научно-исследовательская работа по установлению реальных масштабов воздействия пусков ракет на окружающую среду.
Четыре года работала на космодроме комиссия Цветкова. Сейчас о ней в Архангельске стараются не вспоминают потому, что комиссия убедительно доказала отсутствие какого-либо заметного отрицательно влияния космической деятельности на окружающую природную среду. Например, в 1992 году была запущена "утка", что "выявлены опасные концентрации токсикантов в окружающей среде, вызванные пусками ракет, в пределах 100-километровой зоны вокруг космодрома", в то время, как измерения на местности выявили небольшие термическое и химическое воздействия на расстоянии не более 350…500 метров.
Одновременно с комиссией В. Цветкова в рамках государственной программы "Экос" комплексную оценку здоровья населения территорий, находящихся в зоне влияния космодрома (включая села Долгощелье и Тарасово), проводили ведущие специалисты по гигиене и профпатологии, терапевты и педиатры, кардиологи и невропатологи Москвы и Санкт-Петербурга с использованием самой современной диагностической аппаратуры, которая впервые была доставлена в архангельскую глубинку. Эти обследования не выявили болезней и отклонений в состоянии здоровья населения, связанных с компонентами ракетного топлива.
Параллельно учеными Агрофизического научно-исследовательского института (Санкт-Петербург) изучалось влияние НДМГ на растительность и сопутствующую ей биоте (почвенным микроорганизмам). В ходе управляемых экспериментов было выявлено, что НДМГ стимулирует рост и развитие растений, повышает их устойчивость к неблагоприятным факторам окружающей среды. В целом растения вместе с сопутсвующими им биоте способны эффективно перерабатывать НДМГ в безопасные для человека соединения. На основе этих исследований были разработаны экологически безопасные методы биореставрации загрязненных почв при любых начальных концентрациях НДМГ и его производных.
Собранный фактический материал и научные исследования различных авторов еще раз подтвердили обоснованность выдвинутой в 1992 году идеи создания на территории космодрома “Плесецк” и на прилегающих землях заповедника или национального природного парка.
Неожиданно весной 1997 года группа архангельских медиков во главе с ректором медакадемии П.И.Сидоровым заявила, что им удалось выявить неоспоримые доказательства влияния космодрома на здоровье населения двух населенных пунктов.
Трудно сейчас подсчитать сколько сообщений, подобных вышеприведенным, после проверки оказались ложными: обломки самолета пытались выдать за ступень, упавшую за пределами выделенного района падения; лесной пожар возникал в 150 км от ближайшей упавшей ступени; стадо, где якобы погибли олени, паслось на большом удалении от ближайшего района падения отработавших элементов конструкции ракет-носителей; разноцветные осадки ветер приносит от Череповецкого металлургического комбината; картофель погибал и продолжает погибать в результате грубейших нарушений агротехнических правил и т.д.
Проверять надо еще и потому, что в целом, состояние здоровья населения Мезенского и Плесецкого районов, где якобы выявлены факты негативного влияния космической деятельности, в течение последних 20 лет отличается в лучшую сторону по сравнению среднеобластными показателями. Кроме того, выводы о выявлении связи между состоянием здоровья населения и исчезающие малым влиянием пусков ракет на окружающую среду выглядят более, чем спорными, поскольку до настоящего времени архангельским медикам не удалось убедительно доказать связь между постоянным ухудшением здоровья населения, проживающих на территориях первой экологической группы, и конкретными очень мощными промышленными источниками выброса в природную среду этих территорий ядовитых веществ первого класса опасности.
Результаты исследования воздействия ракетно-космической техники на окружающую природную среду (объективные экологические проблемы космодрома).
По составу факторов воздействия на природную среду ракетная техника ничем не отличается от других транспортных средств и в первую очередь от авиационной. Дело в том, что авиационная и ракетная техника являются близкими родственниками. Как и самолет, ракета — это летательный аппарат тяжелее воздуха с двигателем внутреннего сгорания, использующий реактивный принцип перемещения в пространстве. В ближайшей перспективе произойдет слияние ракетной и авиационной техники в виде воздушно-космического самолета. Практические шаги в этом направлении уже делаются. В качестве примеров можно привести американские “Шаттл” и “Пегас”, российские “Буран” и МАКС. Т.о., подавляющее большинство обвинений в адрес ракетной техники автоматически распространяется в адрес авиационной.
В процессе эксплуатации как ракетной, так и авиационной техники происходит образование газообразных выбросов, происходят проливы топлив и образуются твердые отходы в виде отработавших элементов конструкции. Продукты сгорания жидкостных ракетных двигательных установок по химическому составу очень близки к авиационным двигателям, но в них практически отсутствует окислы серы и остатки несгоревшего топлива.
Отличия в воздействии на природную среду современных космических транспортных средств от авиационных заключены в том, что для доставки полезных грузов в космическое пространство используются одноразовые многоступенчатые баллистические ракеты в процессе полета которых происходит сброс отработавших элементов конструкции (ступеней, головных обтекателей и хвостовых отсеков), которые после полета по баллистической траектории совершают посадку в специально выделенных для этого районах падения отделяющихся частей.
С одноразовостью эксплуатируемых ракет космического назначения и связаны объективные экологические проблемы космодрома “Плесецк”. Однако, пуски ракет космического назначения со стартовых комплексов космодрома оказывают пренебрежимо мало воздействие на природную среду Архангельской области. Об этом свидетельствуют цифры, характеризующие количество загрязняющих веществ, поступающих в окружающую среду из различных техногенных источников, а также сравнение токсических свойств различных загрязняющих веществ.
Для газообразных выбросов завышенная оценка включает в себя всю массу продуктов сгорания, образующуюся на всем активном участке траектории полета ракеты, которая достигает протяженности до 25,3 тыс. км и заканчивается на высотах от 200 до 1500 км. Реальная оценка получена исходя из того, что воздействие на природную среду Архангельской области могут оказывать только те вещества, которые были выброшены в нижних слоях тропосферы, на высотах до 4…5 км. Кроме того, продукты сгорания ракетных топлив более чем на 70…80% состоят из паров воды, углекислого газа и азота, которые не учитываются при расчетах величины загрязняющих выбросов предприятий области и, соответственно, исключены при получении реальной оценки величины массы продуктов сгорания ракетных двигателей.
К жидким отходам космической деятельности относятся проливы компонентов топлива в местах падения отработавших ступеней ракет. Завышенная оценка включает в себя все остатки компонентов топлива, остающиеся в баках и магистралях после отделения отработавшей ступени от ракеты (за исключением жидкого кислорода, дренажируемого за борт из боковых блоков ракет типа Р-7А после их отделения).
Однако, величину остатков топлива, определенных на момент отделения ступени от ракеты-носителя, нельзя чисто механически отождествлять с величиной пролива в окружающую среду. В частности, при падении первых ступеней ракет-носителей “Космос-3М” и “Циклон-3” в момент соприкосновения с поверхностью Земли в результате механического разрушения корпуса происходит смешивание и самонейтрализация основной масс компонентов топлива, остававшихся в баках и магистралях ступени. Данные обследования мест падения этих ступеней показали, что загрязнение носит резко ограниченный, точечный характер. По результатам этих обследований определена реальная величина НДМГ, попадающая в окружающую среду в единичном пуске. Она колеблется от 15 грамм до 15…20 кг.
После падения боковых блоков ракет-носителей типа Р-7А (“Союз-У”, “Молния-М”) практически весь керосин остается в баке и магистралях и, как следствие, загрязнения природной среды районов падения не происходит. Однако, в ходе работ АО “ТрансРЭС” по “очистке” районов в результате разделки боковых блоков шнуровыми зарядами происходит распыление керосина, которое до этого было изолировано от окружающей природной среды.
При получении реальной оценки проливов компонентов топлива в природную среду, помимо выше перечисленного, также учитывалось, что при входе в атмосферу под действием сильного аэродинамического нагрева происходит разрушение второй ступени и находившееся в ней топливо сгорает и/или распыляется в верхней атмосфере.
В качестве твердых отходов, образующихся в ходе осуществления космической деятельности, выступают элементы конструкции отделяющихся частей ракет-носителей, которые изготовлены из нейтральных к природной среде материалов — алюминиевые и стальные сплавы. Завышенная оценка включает в себя все отделившиеся части ракет, а при получении реальной оценки исключены те отделившиеся части, которые полностью или частично сгорели при входе в плотные слои атмосферы и/или затонули в Мировом Океане.
Из этого следует, что доля космических ракет в общем промышленном загрязнении Архангельской области крайне мала, а с учетом наземных, водных и воздушных транспортных средств вклад космодрома в загрязнение природы становится незначительным.
Полномасштабные и комплексные исследования по установлению реальных размеров зон влияния космодрома на природную среду Архангельской области до настоящего времени не проводились. Имеющиеся данные позволяют оценить размеры этих зон для стартовых комплексов величиною не более 350...500 метров. Полученные оценочные значения размеров пристартовой зоны воздействия на природную среду хорошо согласуются с аналогичными оценками для американских космодромов — 0,8 км для “Спейс Шаттла”.
С пусками ракет теоретически могут быть связаны и выпадение кислотных дождей. Вероятность образования кислотных дождей и их масштабы зависят от количества кислотообразующих веществ в продуктах сгорания ракетных топлив. В настоящее время полномасштабные исследования по такого рода осадков с использованием большого количества измерительных приборов воздушного, наземного и морского базирования проводились только для “Спейс Шаттла”.
В приведенных оценках объем масс кислотообразующих веществ, выбрасываемых в атмосферу США американские экологи учитывали пуски только тяжелых космических летательных аппаратов, таких как “Спейс Шаттл” и “Титан-4”. Это вызвано тем, что в выхлопной струе ракетных двигателей этих транспорных космических средств содержится до 35 тонн кислотообразующих веществ (хлористый водород). В основном они выпадают в виде соляной кислоты непосредственно у стартового комплекса на площади 1…2 га. За пределами стартового комплекса выпадение хлористого водорода регистрировалось на удалении до 7…8 км, но эти осадки не относились к категории кислотных и не приводили к сколько-нибудь заметному изменению параметров окружающей среды.
По сравнению со “Спейс Шаттлом” ракеты космического назначения космодрома “Плесецк” не способны вызвать сколько-нибудь заметные кислотные осадки — величина кислотообразующих выбросов в нижнюю тропосферу не превышает 100 кг в одном пуске и в качестве кислотообразующего вещества выступают только окислы азота (ракеты космического назначения с двигателями на твердом топливе на космодроме пока не применяются).
Представляется очень актуальным и вывод, сделанный исследователями Космического центра им. Дж.Кеннеди. Было показано, что современные теоретические модели в 3…10 раз завышают масштабы загрязнения по сравнению с реально наблюдающимися значениями.
Необходимо особо выделить тот факт, что получение достоверных оценок степени влияния компонентов ракетного топлива на природную среду Архангельской области связан с решением следующих вопросов.
Первый из них связан с определением фоновых значений НДМГ, которое образуется естественным путем. Так, обследование мест падения фрагментов аварийной РКН “Союз-У” (пуск 20 июня 1996 года) показал наличие НДМГ в концентрациях 0,95 мг/кг в местах падения так называемых “сухих фрагментов”, т.е. фрагментов, которые не имели контактов с компонентами ракетного топлива. Установление уровня содержания природного НДМГ позволит, с одной стороны, развеять миф о “желтых детях”, а с другой стороны — разработать экологически безопасные методы рекультивации земель районов падения отделяющихся частей.
Вторым вопросом является получение сравнительных оценок степени токсичности компонентов ракетного топлива (в частности — НДМГ) по отношению к другим загрязняющим веществам. Удивительно, но до настоящего времени такие исследования еще не проводились.
Проведенный анализ опубликованных данных по характеристикам различных химических веществ позволяет сделать следующие предварительные выводы.