Загрязнение околоземного пространства (ОКП).

Эксплуатация ракетно-космической техники оказывает воздействие на все компоненты окружающей среды – поверхность Земли, все слои атмосферы, включая озоновый слой и околоземное космическое пространство.

В настоящее время механизмы влияния ОКП на биосферу и человека мало изучены. Антропогенные воздействия на ОКП связаны с началом космической эры, насчитывающей всего несколько десятилетий. Однако специалисты полагают, что вмешательство человека в эту среду весьма опасно, и уже сейчас антропогенное воздействие оказалось существенно выше уровня более продолжительного влияния человека на любую другую природную среду (приземную атмосферу, гидро – и литосферу).

Особенность исследований в области ОКП обусловлена тем, что они требуют использования мощных и дорогостоящих технических средств – космических ракет. Эта среда является более уязвимой, по сравнению с другими средами, т.к. количество вещества в ОКП значительно меньше и энергетика процессов гораздо слабее, чем в приземной атмосфере, а тем более гидро- и литосфере. Эти 2 главных обстоятельства определяют опасность антропогенного ОКП.

Кроме угрозы изменений этой природной среды есть и другие негативные последствия деятельности человека в космосе. К настоящему времени бесконтрольное использование ОКП привело к его загрязнению огромным количеством (более 3000 тонн) мусора, состоящего из фрагментов используемых технических средств. Опасность этого мусора уже начали сознавать специалисты в области космических аппаратов, поскольку столкновение с ним в космосе стало реальной угрозой. Фрагменты космического мусора накапливаются на высотах более 400 км; они занесены в соответствующий каталог и за ними ведется постоянное слежение. Сейчас в ОКП находится (по данным из разных источников) от 6 до 8 тыс. каталогизированных объектов искусственного происхождения размером более 10 см., наблюдаемых с Земли.

Более половины каталогизированных объектов в ОКП являются следствием взрывов космических аппаратов ступеней ракет-носителей.

Существует, однако, большое количество мелких осколков (менее 10 см.),поток которых на много порядков превышает поток естественных метеорных тел. Это десятки тысяч фрагментов менее 10 см. и сотни тысяч более мелких (менее 1см.) осколков «космического мусора». Согласно прогнозам, при нынешних темпов загрязнения суммарное количество твердых частиц размером более 1 см. вырастет за 100 лет более чем в 2 раза.

Знание свойств ОКП необходимо для обеспечения надежной работы космических систем и безопасности космонавтов.

Выделяют следующие виды воздействия человека на ОКП:

выброс химических веществ в результате работы ракетных двигателей;

энергетические и динамические возмущения вследствие полетов ракет;

загрязнение твердыми фрагментами, космическим мусором (отработавшими спутниками, элементами стыковочных узлов, разгонными блоками и т.п.);

электромагнитное излучение радиопередающих и других промышленных систем;

проникновение загрязняющих веществ из приземной атмосферы;

радиоактивное загрязнение и жесткое излучение от ядерных энергетических установок, используемых на космических аппаратах каталогизированных объектов.

Наиболее опасным, с точки зрения изменения свойств ОКП, считают выброс химических веществ. Основные продукты выброса ракет –вода и диоксид углерода.

В результате пролета одной ракеты «Протон» в ОКП поступает примерно 100 т воды и более 90 т диоксида углерода. Для «Шаттла» эти показатели составляют 470 и 110 т соответственно.

На высоте более 90-100 км молекулы воды диссоциируют под воздействием ультрафиолетового излучения с образованием атомарного водорода. Выброшенный газ расширяется, претерпевает ряд превращений и распространяется на расстояние

От сотен до десятки тысяч км. Ключевым моментом является процесс диффузионного расплывания облака водорода. Расчеты показали, что даже через 10 суток после пролета ракеты «Протон» в верхней атмосфере сохраняется избыток антропогенного водорода. При пролете ракеты «Шаттл» в случае ее регулярных пусков с интевалом 10 суток происходит стационарное глобальное увеличение концентрации водорода, превышающее фоновые уровни на десятки процентов на высоте более 200 км.

Молекулы воды и диоксида углерода, которые выбрасываются в верхнюю атмосферу при работе ракетных двигателей, активно взаимодействуют с ионами кислорода ионосферы, причем их преобразование происходит гораздо быстрее, чем в естественных условиях. Вследствие этого резко возрастает скорость рекомбинации ионосферной плазмы и падает концентрация заряженных частиц (образуются так называемые ионосферные дыры). Наиболее крупномасштабные нарушения были обнаружены после запуска ракет «Сатурн-5»: горизонтальные размеры дыры составили тысячи километров, а концентрация электронов уменьшалась в них несколько раз.

Исследование влияния полетов ракет на озоновый слой показало, что при ежемесячных пусках «Шаттла» в течение 4-х лет общее содержание озона снизится

на 0,3% для и на 0,4-0,6%- для высоких. Запуски ракет «Шаттл» и «Энергия» могут

вызывать глобальное уменьшение озона, сравнимое с долголетними изменениями.

Что касается антропогенного выделения энергии, то полагают, что мощность

антропогенного источника составляет примерно 10% от естественного; оно не должно вызывать резкой перестройки динамики верхней атмосферы. Радиоактивное загрязнение ОКП, возникающее вследствие использования ядерных энергетических

установок на космических аппаратах, так же пока не представляют угрозы для этой среды. Тем не менее, будет неизбежно происходить осаждение радиоактивных веществ из ближнего космоса в приземную атмосферу и далее на поверхность Земли.

Специалисты считают, что сохранение ОКП как внешней защитной оболочки

Земли возможно только при ограничении числа пусков ракет и принципиального изменения технических средств и методов выведения космических аппаратов на орбиту.

Число мер по снижению техногенного воздействия на ОКП входят:

полный отказ от санкционированного подрыва отработавших космических аппаратов на орбите;

оптимизация схем выведения на орбиту космических аппаратов с использованием промежуточных орбит, снижающих негативные последствия запуска;

повышения сроков активного существования и точности стабилизации космических аппаратов;

перевод отработавших космических аппаратов на орбиты «захоронения»,

расположенные выше области геостационара и др.

есть основание считать, что в противном случае ОКП может оказаться полностью разрушенным.