Влияние космической деятельности
на ближний космосМ.Н. Власов В этой области, на наш взгляд, сложилась парадоксальная ситуация. Мы много говорим о Земле, о приземной атмосфере, а самый главный объект - ближний космос, где фактически происходит космическая деятельность, - при оценке влияния всегда оказывается за скобками, игнорируется. В чем причины?
Первая - чисто традиционная. Мы приступаем к решению экологических проблем только тогда, когда среда доходит уже до такого состояния, что реабилитировать ее будет невозможно. Правда, попытка сломать эту традицию была предпринята в 1992 году на форуме в Рио-де-Жанейро, где были сформулированы некоторые принципы устойчивого развития. Один из важнейших принципов гласит, что недостаток научного доказательства существования угрозы природной среде ни в коем случае не может служить основанием для непринятия мер по защите этой среды. Но этот принцип внедряется очень слабо.
Вторая причина в том, что общество пока мало представляет себе роль части окружающей природной среды - околоземного космического пространства - в обеспечении жизненных условий на Земле. Можно привести яркий пример. Не так давно в Госдуме РФ велась серьезная дискуссия о том, стоит ли при пересмотре Закона 'Об охране окружающей природной среды' вносить в перечень охраняемых сред (гидросфера, литосфера...) ближнее космическое пространство как часть природной среды. Такая нерешительность очень выгодна тем, кто занимается освоением космического пространства. Когда мы говорим о загрязнении на земле, о влиянии на приземную атмосферу, то здесь космическая деятельность не на первом месте, и те эффекты, которые мы наблюдаем, тонут в гораздо более заметных последствиях от промышленной, сельскохозяйственной и любой другой деятельности. В космосе же никакой другой деятельности, кроме космической, нет. Поэтому, объявив его частью природной среды, мы свяжем все последствия, которые там могут быть (а они вредны все), именно с космической деятельностью. И специалисты, доказывающие в Госдуме, что ближний космос, дескать, не является природной средой, в другой аудитории, где им нужно получить финансирование, доказывают обратное - это очень важная среда, и ее надо изучать.
Появился термин 'космическая погода', которую надо изучать и прогнозировать. Но то, как на эту погоду влияет космическая деятельность, опять выносится за скобки. Единственным исключением из такого подхода является проблема обеднения озонового слоя.
Действительно, озон - важный поглотитель ультрафиолетового излучения, губительного для всего живого. Но озон - один из компонентов ближнего космоса. Его поведение и содержание прямо зависят от состояния среды в целом. Поэтому попытка подмены проблемы защиты околоземного пространства одной лишь проблемой сохранения озонового слоя сравнима с тем, как если бы мы, желая очистить атмосферу над городом, ограничились бы очень тонким ее слоем. Поскольку атмосфера представляет собой непрерывную приземную среду, то эффект такого действия будет очень мал.
Околоземное космическое пространство также представляет собой единую среду, которая является внешней оболочкой и защищает нашу Землю от всех видов губительной радиации. Кроме того, оно служит важным звеном в цепи солнечно-земных связей, которое определяет климатические условия на Земле. Прямо надо сказать - солнечно-земные связи изучены пока недостаточно, но это свидетельствует только о том, что пренебрежение столь важным звеном очень опасно и чревато тяжелыми последствиями.
Нижняя граница околоземного космического пространства находится на высоте 15-20 км над Землей, то есть ниже максимума плотности озонового слоя, а верхняя - простирается на десятки и сотни земных радиусов. Представляя, сколь огромны масштабы и важность этой среды, мы все-таки полагаем, что антропогенное воздействие на нее, возможно, не так уж и велико. На самом деле - ситуация катастрофическая. В настоящее время мы достигли такого уровня антропогенного воздействия на ближний космос, какого не испытывает ни одна другая среда: ни гидросфера, ни литосфера, ни приземная атмосфера. Это объясняется двумя обстоятельствами. Во-первых, мы имеем дело с гораздо более слабой средой, где содержание вещества и энергетика процессов, формирующих среду, на много порядков меньше, чем в приземной атмосфере, не говоря уже о литосфере и гидросфере. Во-вторых, освоение этой среды ведется самыми мощными современными средствами, какими являются космические ракеты. При таком сочетании и получилось, что уже сейчас глобальные соотношения по выбросам энергии и вещества в ближнем космосе превышают все то, что мы имеем на земле или в приземной атмосфере.
Приведу очень простые примеры. Одна ракета типа 'Протон' или 'Шаттл' выбрасывает в верхнюю атмосферу столько же водорода, сколько его там содержится, и облако водорода грибовидной формы простирается на десятки тысяч километров. Что при этом происходит? В верхней атмосфере, в отличие от приземной, нет никаких локальных образований, которые бы удерживали выброшенный газ. Ракеты запускаются довольно часто, водород накапливается, и уже можно сказать, что его глобальный баланс в верхней атмосфере нарушен. Результаты множества исследований влияния этого водорода на состояние верхней атмосферы показывают: происходит изменение ионосферы, образуются гигантские дрейфующие ионосферные дыры, наблюдаемые нами и американцами со времен запуска первой ракеты 'Сатурн-5', концентрация заряженных частиц падает во много раз. Кроме того, такое глобальное нарушение баланса водорода должно сказываться и на содержании озона, потому что один из естественных циклов гибели озона - водородный. Существует целый ряд других последствий, о них сейчас говорить не буду.
Кроме водорода, ракеты выбрасывают облако углекислого газа - СО2. Оно не такое огромное, порядка 1000 км, поскольку это тяжелый газ, и его молекулы медленнее диффундируют. Сам по себе углекислый газ - очень важный компонент верхней атмосферы, так называемый охладитель, в значительной мере определяющий ее температуру. А плотность и температура верхней атмосферы тесно связаны. Поэтому избыток СО2 изменяет основные параметры среды - температуру и плотность, причем в очень больших масштабах. И при каждом новом пуске эти изменения накапливаются.
И наконец, космический мусор - проблема, которая более известна аудитории: загрязнение околоземного космического пространства твердыми фрагментами космической техники. В настоящее время общая масса таких фрагментов составляет 3 тыс. тонн, а их количество с учетом маленьких частиц исчисляется миллионами миллионов. Для наглядности: масса мусора, содержащегося в 1000-километровом слое верхней атмосферы, уже сравнима с массой самой верхней атмосферы. Согласитесь, что в приземной атмосфере такого нет. В чем здесь главная опасность? Космический мусор породил проблему техническую: осколочек в 1 см пробивает любую обшивку космического аппарата. Мы подходим здесь к общей проблеме космической деятельности, которая связана с надежностью.
Сложилась очень интересная ситуация. По оценкам независимых американских специалистов, риск столкновения космического аппарата с летающими старыми осколками, да и просто возможность аварий космической техники, на несколько порядков превышает вероятность аварий любой другой техники при обычных условиях ее эксплуатации. Превышение на 3 порядка - это чудовищные риски! Здесь речь идет даже не о риске для тех, кто участвует в космической деятельности, а о риске аварии и падения космического аппарата просто кому-то на голову. Почему сложилось такое положение? Потому что космическая деятельность шла в рамках и под эгидой космических исследований. При любых исследованиях существуют риски, но им подвергаются только исследователи. Здесь же ситуация напоминает, на мой взгляд, ситуацию с ядерными исследованиями на их начальном этапе. Тогда выяснилось, что они представляют угрозу не только для исследователей, но и для окружающего населения. Там эту ситуацию привели в норму. В космической деятельности - пока нет.
Правда, я должен сказать, что на Западе наблюдается определенный прогресс в этом направлении. В 1991 году в Вашингтоне состоялась конференция, посвященная космическому законодательству. На ней впервые и очень четко было сформулировано, что космическая среда, прежде всего ближний космос, не может далее рассматриваться как гигантская лаборатория, где можно производить любые эксперименты, что она является природной средой, которую надо сохранять и защищать. К сожалению, на международном уровне ничего подобного не произошло, хотя США прилагают много усилий в этом направлении, например, в отношении космического мусора. В 1994 году в США прошла другая конференция, которая называлась 'Сохранение ближнего космоса для будущих поколений'.
Что касается нашей страны, то мы, как всегда, отстаем. Были обсуждения этой проблемы в экологической комиссии Совета Безопасности, проведено парламентское слушание по проблеме техногенного загрязнения ближнего космоса, были даже хорошие решения, но до их реализации дело не дошло. Имеют место даже курьезы: единственным результатом упомянутого парламентского слушания стало недавнее постановление правительства об увеличении финансирования разработок усовершенствованных ядерных установок для космических аппаратов! Хотя, на наш взгляд, ситуация с космическим мусором и высокая опасность столкновения с оставшимися от прежних аварий фрагментами техники должны привести к абсолютному запрету использования ядерных установок на космических аппаратах. Иначе существует очень высокая вероятность ядерного загрязнения Земли и приземной атмосферы вследствие аварий.
Немного отвлекусь. Ядерные установки особенно выгодно использовать на объектах, которые направляются в дальний космос. Но, во-первых, возможны аварии при запуске, а во-вторых, эти объекты, ускоряясь в поле тяготения Земли, проходят на высоте 1000 км - как раз там, где плотность космического мусора максимальна. Пожалуй, для любой другой деятельности человека такая ситуация беспрецедентна.
Подчеркиваю, что все последствия деятельности в ближнем космосе, о которых я кратко рассказал, очень хорошо подтверждаются экспериментальными и модельными расчетами. И все эти последствия носят преимущественно глобальный характер. Речь идет об изменении среды, о возможной утрате этой среды как таковой. При этом и сама космическая деятельность может зайти в тупик, но соответствующие ведомства так далеко не заглядывают.
Надежность работы всех аппаратов очень тесно связана со знанием свойств ближнего космоса. Сама эта среда имеет достаточно постоянные свойства, что позволяет прогнозировать время жизни спутников, неплохо определять их траектории и сохранять нужное положение на орбите. Но время существования спутника определяется торможением в газе верхней атмосферы, и если ее плотность меняется, то также меняются время жизни спутника, его траектория и время пребывания на определенной орбите.
Все эти глобальные последствия опасны и для самой космической техники, и для условий жизни на Земле. Что, на наш взгляд, можно сделать? Что предпринять?
Прежде всего, общество должно осознать значение ближнего космоса для условий жизни на Земле, для существования человека. Донести это понимание обществу - задача средств массовой информации. Здесь одна из основных проблем - проблема открытости, доступа к информации о космической деятельности и космических проектах. И это не только наша проблема - то же самое и на Западе. Мы имеем законное право на доступ к этой информации, а на самом деле ее получение - непростая задача. Тем не менее, на Западе движение в этом направлении очень активно.
Что касается регулярных мер, то прежде всего надо добиться, чтобы околоземное космическое пространство было внесено в реестр охраняемых сред, указанных в Законе РФ 'Об охране окружающей природной среды', с применением всех положений этого закона точно так же, как они применяются к другим частям природной среды. Далее, необходима экологическая экспертиза космических проектов, космической техники - это инструмент, который мог бы остановить космический беспредел. И хочу подчеркнуть: все разговоры о том, что такую экспертизу нечем обосновывать, - попытки увести в сторону. Уже рассчитаны предельно допустимые нагрузки на космическую среду, оценены определенные нормы. На самом деле, для экспертизы многое уже есть.
До того как необходимые законы будут приняты, и прежде всего закон об экспертизе, необходим указ президента о принятии срочных мер по защите околоземного космического пространства. Мы неоднократно говорили об этом, но, к сожалению, безрезультатно. Хотя в США такие шаги предприняты уже 8 лет назад - есть и указ Рейгана об ограничении загрязнения, есть и последовавшие за ним инструкции, и сейчас американцы уделяют этому вопросу значительное внимание. Впрочем, тут есть и другая сторона: все знают о коммерциализации космоса, а в конкурентной борьбе очень легко сыграть на том, насколько экологически чиста та или иная космическая техника.
Вопросы и комментарии
Юфит С.С.: Почему при сжигании топлива выбрасывается водород?
Власов М.Н.: Это атомарный водород, его выбрасывают верхние ступени ракет-носителей. Продукты, образующиеся в выхлопе ракеты: вода, водород и двуокись углерода. Под действием ультрафиолета вода очень быстро распадается.
Юфит С.С.: Вы верно сказали, что водород сильно разрушает озоновый слой, сильнее фреонов и всего остального, и озоновые дыры после запусков могут быть действительно велики. А как быстро они затягиваются?
Власов М.Н.: Я хочу обратить ваше внимание на то, что существенно именно накопление водорода. Влияние же одного запуска ракеты на озоновый слой не очень значительно. Важнее, что, например, 'Шаттл' выбрасывает хлор и хлорные составляющие, они сильнее разрушают озон, если говорить об одном пуске.
Чукова Ю.П.: Если я вас правильно поняла, при запуске одного 'Шаттла' выбрасывается столько водорода, сколько его содержится в верхних слоях атмосферы? Как же это может оказывать незначительное влияние?
Власов М.Н.: Этот выброс происходит выше озонового слоя и влияет на более высокие слои атмосферы. На высотах ниже 100 км водород присутствует в составе воды и водородных соединений, а выше 100 км - в чистом виде, и там его баланс нарушается. Позже его содержание перераспределяется, он поступает в нижние слои, но это процесс длительный, поэтому на содержании озона может сказываться постепенное накопление водорода.
Кузнецов И.: Вы говорите, что есть нормативы по загрязнению околоземного космического пространства. Где их можно найти?
Власов М.Н.: Я говорил не о нормативах. Нормативы - это те нормы, которые утверждены Госстандартом. Мысль моя заключалась в следующем. Когда ставится вопрос о необходимости экспертизы, то говорят примерно так: 'Дайте нам несколько миллионов долларов, мы проведем научные исследования и разработаем допустимые нагрузки, поскольку вопрос новый'. Но такие работы проведены, и мы знаем, каковы должны быть предельно допустимые нагрузки.
Если в приземной атмосфере много источников загрязнения - заводов с дымящими трубами и т.д., то в космосе таких источников очень мало - только ракеты двух-трех типов. Поэтому предельные нагрузки на среду можно представить либо в виде количества выбросов различных веществ, либо в виде числа пусков ракет какого-то типа в течение года. Все это известно, и именно это и есть основа экспертизы. Дело в том, что ближний космос - среда более простая, чем приземная атмосфера, которая 'дышит' в зависимости от поверхности земли под ней. Приземная атмосфера клочковатая, в ней масса локальных особенностей. А в ближнем космосе локальных особенностей нет, поэтому рассчитать, экспериментально обнаружить и оценить выбросы гораздо проще.Кузнецов И.: Сейчас действует Закон 'Об экологической экспертизе', и любая намечаемая хозяйственная деятельность, в том числе и запуски ракет, должна быть объектом такой экспертизы. Поднимал ли кто-нибудь вопрос о том, что надо проводить экологическую экспертизу космических планов?
Власов М.Н.: Конечно, и не раз. Еще во время обсуждения в Совете Безопасности было принято решение, что Минэкологии (оно так тогда называлось) должно проводить экологическую экспертизу. Решение-то есть, но поскольку космическая среда в Законе 'Об охране окружающей природной среды' не указана, то этим и пользуются любые ведомства, незаинтересованные в проведении экспертизы. Дело в том, что если начать проводить экспертизу...
Приведу простой пример, где речь идет не об экспертизе, а об оценке надежности. В США был скандал: НАТО утверждало, что надежность их техники - 105 или 104, а независимые эксперты-математики подсчитали, что эта надежность равна 1/76, что соответствует вероятности выпадения пикового короля в колоде карт. Есть силы, заинтересованные в том, чтобы экспертизы не было. На Западе это понимают, как и то, что такая позиция бесперспективна, в том числе для космической деятельности. Уже сейчас существует проблема, как защитить станцию 'Альфа' - очень высока вероятность поражения ее старыми осколками космических аппаратов. А как сократить их количество? Американцы предпринимают какие-то меры, заключающиеся в основном в сокращении источников мусора, но убрать его нереально. Требуется несколько сотен лет, чтобы его количество уменьшилось в несколько раз. Угроза, исходящая от космического мусора, - самая непосредственная для космической деятельности. Вот почему на Западе этой проблеме уделяют все больше внимания.Черкасова М.В.: Михаил Николаевич, каков был итог парламентских слушаний?
Власов М.Н.: Были приняты решения о необходимости экспертизы и о разработке норм предельно допустимых нагрузок. Была также принята программа 'ЭКОС РФ', но поскольку она исходит от ведомств, которые эксплуатируют космическое пространство, то и составлена была соответствующим образом. Ситуация остается для нас вполне 'нормальной': мы всегда принимаем отличные решения и не выполняем их.
Сейчас в парламенте идет борьба за включение ближнего космоса в число сред, указанных в Законе 'Об охране окружающей природной среды'. Вопрос принципиальный, хотя неизвестно, сколько лет еще может продлиться эта борьба.
Мы, то есть те, кто занимаются проблемой околоземного пространства, ничуть не драматизируем ситуацию, мы совершенно объективны. Нам представляется, что в наступающем тысячелетии проблема сохранения ближнего космоса может стать основной. Все, что там происходит, глобально. Нельзя испортить космос только над Россией или только над Америкой. Проблемы наземного загрязнения могут оказаться вторичными, если начнут меняться глобальные физические условия нашей жизни. То, что эта среда может быть достаточно быстро утеряна, очевидно.
Предыдущая глава В оглавление Следующая глава