V.2. Космические загрязнения

С 1957 г., когда был запущен первый, созданный руками человека спутник Земли, околокосмическое пространство все более насыщается объектами искусственного происхождения. По сведениям Центра космических полетов им.Годдарда (США) в настоящее время в околоземном пространстве насчитывается более 7 тысяч объектов, из которых 62% составляют осколки спутников и космических аппаратов. Интенсивное освоение космоса сопровождается увеличением его загрязнения, что и приводит к замусориванию космоса. В настоящее время общая масса космического мусора составляет 3000 т на высотах более 200 км, но по прогнозам NASA к 2010 году, она может достигнуть 10000 тонн.

Из данных Государственного доклада "О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1993 году": "... За 36-летний период запусков космических аппаратов службами земного слежения было зарегистрировано в космосе около 23000 объектов искусственного происхождения размером более 10—20 см, из которых около 7400 продолжают оставаться на околоземных орбитах. Количество осколков размером порядка единиц сантиметров исчисляется, по предварительным оценкам, десятками тысяч, порядка единиц миллиметров — сотнями тысяч. По современным данным, в ближнем космосе находится 3000 т космического мусора, что составляет около 1% от массы всей верхней атмосферы выше 200 км."

Наиболее высокая концентрация мусора наблюдается на высотах 3540—1250 км..т.е. там, где находится большинство космических летательных аппаратов. При каждом старте два твердотопливных ускорителя выбрасывают 150 тонн алюминия, рассеивающегося в верхних слоях тропосферы и стратосферы, что может служить основой для образования аэрозолей и облаков и, как следствие, вести к изменению климата. В продуктах выбросов подобных двигателей верхних ступеней ракетоносителей содержится значительное количество частиц — оксида алюминия (содержание последнего составляет более 18% от общей массы топлива). Частицы эти различных размеров.

Установлено, что частицы диаметром около 20 мкм могут оставаться на орбите довольно продолжительное время; вероятность существования подобных частиц тем меньше, чем больше их диаметр. Расчеты показывают, что не менее 0,01% от общей массы топлива остается на орбите.

От поверхности космических кораблей, искусственных спутников, орбитальных станций под воздействием ультрафиолетового излучения, атомарного кислорода и статического электричества отделяются частицы краски и других защитных покрытий. Диаметром всего 0,5 мм частица краски, движущаяся с орбитальной скоростью (средняя скорость фрагментарных осколков и частиц составляет 12 км/сек) легко может пробить скафандр космонавта (вероятность попадания частицы космического мусора в космонавта при работе в открытом космосе составляет всего 10^-4). Немецкие специалисты подсчитали, что в ближайшие полвека количество космического мусора возрастет настолько, что окажется возможной неконтролируемая цепная реакция — последовательность столкновений, в результате которых образуется пояс мелких фрагментов, полностью закроющий космические полеты на несколько столетий. Общая масса космического мусора на околоземных орбитах сейчас в 15 раз превышает массу находящихся на этих же орбитах частиц естественной пыли.

Под действием хлористого водорода, находящегося в выхлопных газах ракетных двигателей (в объеме 21—33%) происходят изменения в составе газов, что приводит к локальному выпадению кислотных дождей. Однако экологические последствия этих выбросов незначительны, так как они составляют менее 0,01% от загрязнения атмосферы подобными компонентами, поступающими от промышленных и транспортных выбросов.

Источником воздействия на окружающую среду является микроволновое излучение от антенных систем спутниковых солнечных электростанций. При этом наблюдается ионизация атмосферы с вытекающими отсюда последствиями для формирования климата на планете. При запусках ракет наблюдается уменьшение ионизации вплоть до образования "ионосферных дыр".

Непосредственно к наземным экологически неблагоприятным последствиям приводит применение на первых ступенях ракет-носителей высокотоксичных компонентов топлива. К подобным компонентам относятся азотные окислители AT и АК, нессиметричный диметил-гидразин. Проливы и выбросы этих топлив происходят в районах падения ракет и их авариях. Как указано в материалах Государственного доклада "О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1993 году": "...13 районов падения общей площадью более 1 млн. га загрязнены остатками ракетных топлив. Особо опасен несимметричный диметилгидразин, известный также под названием гептил. Это соединение, методы обеззараживания которого в настоящее время отсутствуют, относится к 1-му классу опасности, загрязняет почву, поверхностные воды, растительный покров; оно обнаружено в кормовой растительности, овощах, мясе домашних животных, что приводит к попаданию его в организм человека".

Особую тревогу вызывает радиоактивное загрязнение космоса в результате аварий космических аппаратов с радиоактивными источниками энергии. В настоящее время по данным того же государственного доклада к концу 1993 г. в открытом космическом пространстве находятся 58 объектов с радиоактивными термоэлектрическими генераторами (РТГ) и с ядерными энергетическами установками. Подавляющее число из них находится на высотах 800—1500 км. Подсчитано, что на этих объектах суммарная масса радиоактивных веществ исчисляется в 1 тонну. Наибольшую опасность с точки зрения активности, накопленной за время эксплуатации, представляют 31 реакторная установка, запущенная в СССР в течение 1970—1988 гг. и 6 спутников США, имеющих на борту РТГ и выведенных на орбиту в 1961—1972 гг. Ядерные энергетические установки являются источником гамма-, нейтронного и электронного излучения. Последние могут привести к изменениям электронной плотности в ионосфере, первые два — резко изменить естественный фон этих излучений в околоземном пространстве.

По расчетам специалистов к 2000-му году количество радиоактивных веществ на околоземной орбите достигнет более 3000 килограмм. В этой связи вызывают опасения попытки обосновать целесообразность захоронения в космосе наземных РАО. Хотя согласно разработанным моделям риска уровень опасности для человека космического захоронения радиоактивных контейнеров ниже, чем при наземном складировании РАО, наличие неопределенности границ разумного риска не позволяет считать подобные прогнозы достаточно корректными.