Экологическая безопасность: озоновый слой земли

К IX КОНФЕРЕНЦИИ ВЕНСКОЙ КОНВЕНЦИИ И XXIII СОВЕЩАНИЮ СТОРОН МОНРЕАЛЬСКОГО ПРОТОКОЛА

Известно, что озоновый слой обеспечивает защиту Земли от губительного воздействия ультрафиолетового излучения. Его истощение грозит увеличением заболеваемости раком кожи у людей, возникновением таких серьезных проблем, как повреждение зерновых культур и гибель значительного количества морского фитопланктона. Его полное разрушение привело бы к катастрофе. Термин «озоновая дыра» знает, пожалуй, каждый представитель современного общества. Избежать появления озоновых дыр сегодня непросто — это стало результатом не только природных процессов, но и деятельности человека, а в последние десятилетия оказывает влияние на атмосферу наряду с другими и космическая отрасль.

В ЦНИИМ аш исследованием этого влияния и поисками способов защиты от него в числе других проблем занимается отдел системных и проектно-поисковых исследований по обеспечению экологической безопасности космической деятельности под руководством Якова Тимофеевича Шатрова (и. о. начальника отдела, доктор технических наук, академик Российской академии космонавтики им. К. Э. Циолковского).

По словам Шатрова, тема экологической безопасности космической деятельности была поднята в институте еще в семидесятых годах, после чего уже в восьмидесятых вышла на мировой уровень. Первым проектом по решению проблем экологии космической деятельности стала программа «Экоc» («Программа работ по снижению вредного воздействия ракетно-космической и боевой ракетной техники на окружающую среду»). Она охватывает все аспекты, связанные с обеспечением экологической безопасности при осуществлении космической деятельности. Программа включает в себя порядка десяти направлений, среди которых «тепловое и химическое воздействие на атмосферу и околоземное космическое пространство в результате работы ракетных двигателей» и «локальные разрушения озонового слоя при запусках космических средств выведения ( КСВ )». В последние годы наиболее актуальным стало исследование влияния на озоновый слой хлорфторуглеродистых веществ, используемых при изготовлении и испытаниях космических изделий на предприятиях ракетно-космической промышленности.

Яков Тимофеевич подробно рассмотрел все направления данной темы в трехтомной монографии «Обеспечение экологической безопасности ракетно-космической деятельности», автором которой он является. Здесь же он описывает влияние пусков КСВ на атмосферу и рассказывает, каково оно на самом деле: «Основными вредными веществами, загрязняющими воздушную среду, являются газообразные и конденсированные компоненты, образующиеся при сгорании топлив в камере двигателя и догорании продуктов сгорания в струе за срезом сопла: окислы азота, хлор, окись алюминия, водород и радикалы.

Для средней атмосферы основными вредными компонентами продуктов сгорания являются окислы азота и хлорные соединения.

Обычно оцениваются четыре основных вида последствий антропогенного воздействия на атмосферу — истощение стратосферного озона, кислотные дожди, токсичные выбросы и глобальное потепление.

Детальное рассмотрение выбросов ракет и влияния их на стратосферный озон показывает, что глобальное уменьшение стационарного уровня содержания озона при учете действия известных циклов разрушения (водородного, хлорного, азотного), а также влияния аэрозоля составляет величину порядка тысячных долей процента, т. е. незначительно.

На сегодня локальные изменения при старте ракет, по различным расчетным данным, оцениваются падением уровня концентрации озона на 80–10 % от фонового в радиусе 1–5 км от траектории пролета ракеты. Фоновый уровень восстанавливается за 1–3 часа.

Существует несколько механизмов воздействия запусков ракет-носителей на озон:

• Разогрев воздуха в факеле ракетного двигателя и в образующейся при полете PH в стратосфере головной ударной волне. Учитывая небольшой потенциал диссоциации 03, можно ожидать существенного термического его разрушения.
• Влияние озоноактивных компонентов, содержащихся в струе продуктов сгорания жидких (прежде всего окись азота, а также озоноактивные компоненты — окись углерода, свободные радикалы и атомы) и твердых ракетных топлив (в продуктах сгорания содержится до 20 % хлора и его соединений и до 30 % аэрозоля окиси алюминия). Ракеты выбрасывают значительно меньшее количество этих компонентов по сравнению с известными наземными источниками загрязнений (выбросы промышленных предприятий), однако продукты сгорания ракетных топлив поступают непосредственно в стратосферу без трансформации и вымывания в тропосфере.

• твердотопливные ракеты за счет наличия в продуктах сгорания хлорных соединений оказывают более сильное влияние на озоносферу, чем жидкостные ракеты;
• пуски отдельных ракет, даже таких мощных, как «Энергия» и «Спейс шаттл», оказывают лишь локальное и сравнительно кратковременное воздействие на стратосферный озон;
• глобальное влияние пусков космической техники на озоновый слой Земли при современной их интенсивности весьма мало».

Несмотря на то что вред, наносимый пусками ракет, не так уж велик, мир все же озадачен решением проблемы разрушения озонового слоя. Пристальное внимание уделяет этому аспекту и ЦНИИМ аш.

В 1987 году вступил в силу Монреальский протокол. Это международный договор, разработанный с целью защиты озонового слоя, интенсивное истощение которого, по мнению отдельных ученых, началось по причине использования в промышленности некоторых галогенированных углеводородов. Монреальский протокол предусматривает прекращение применения веществ, наносящих вред озоновому слою, и снятие их с производства. Об этом также подробно пишет Я. Т. Шатров.

Но без использования хлорфторуглеродистых веществ ракетно-космической промышленности России в ближайшей перспективе не обойтись. Приходится решать эту проблему ежегодно в рамках действующих процедур Монреальского протокола, добиваясь специальных разрешений на использование предприятиями ракетно-космической промышленности России указанных веществ.

В число основных работ по программе «Экоc» входит разработка конструктивно-технических решений, методов и средств снижения вредного воздействия КСВ (ракет-носителей, КА, наземных объектов) на окружающую среду, включая поверхность Земли, атмосферу, околоземное космическое пространство. Кроме того, существует ряд целевых работ по обеспечению экологической безопасности, многие из которых выполнены в ЦНИИМ аш.