Экологическая опасность космической деятельности

Экологическая опасность космической деятельности

на высотах более 100 км молекулы воды довольно быстро разлагаются, образуя водород, количество которого даже от одной ракеты сравнимо с его глобальным естественным содержанием;

водород распространяется на расстояния в десятки тысяч километров, образуя в ОКП грибовидное облако, в котором содержание атомов Н превышает фоновое на проценты в случае полета ракеты "Протон" и на десятки процентов в случае полета ракеты "Шаттл" на 5 и 10 суток, соответственно;

при периодически повторяющихся пусках ракет "Протон" с интервалом в пять суток устанавливается стационарный глобальный избыток антропогенного водорода порядка 5—10% , при пусках ракет "Шаттл" в том же режиме избыток составляет 20—40%;

степень нарушения естественного баланса водорода в ОКП сильно зависит от гелио-геофизических условий, и она максимальна при низкой солнечной активности, особенно если пуски ракет происходят периодически и в зимней полусфере;

образующаяся в результате полетов ракеты "Протон" двуокись углерода распространяется в ОКП гораздо медленнее, чем водород, из-за большей массы и большего размера молекул, так что при регулярных пусках с периодом в пять суток размер области избыточного содержания СО не превышает 1000 км. Его распределение внутри этой области крайне неравномерно, от единиц процентов на краях до многоразового превышения фона в зоне, где проходила траектория полета ракет.

Обратимся к анализу влияния продуктов работы ракетных двигателей на нижнюю часть ОКП - страто-мезосферу. Среда здесь имеет сложный химический состав, одним из компонентов которого, наиболее значимых для всего живого на поверхности Земли, является озон. Поскольку именно озон является последней преградой на пути опасного ультрафиолетового излучения, основная часть которого поглощается на больших высотах, то содержание озона давно стало предметом пристального внимания и в настоящее время переросло в важную экологическую проблему сохранения озонового слоя.

Однако эта проблема существует не сама по себе, проблема сохранения озонового слоя органически связана с более общей проблемой сохранения верхней атмосферы. Несомненно, озон следует рассматривать как одну из составляющих верхней атмосферы, поведение которой прямо зависит от состояния среды в целом.

Известно несколько каталитических циклов гибели озона в стратосфере. Сравнение участников этих циклов с продуктами выбросов ракет "Протон" и "Шаттл" показывает, что в результате работы ракетных двигателей образуются практически все те вещества, которые обусловливают гибель озона в естественных условиях. Однако наиболее важными из них являются окись азота и хлор с его соединениями. Последние образуются только в результате работы твердотопливных двигателей.

В настоящее время отсутствуют сколько-нибудь надежные данные наблюдений изменений озонового слоя при запусках ракет, поэтому все оценки таких изменений строятся только на основе модельных расчетов. В таком случае особую важность приобретает точное знание, в каком количестве образуются в результате работы ракетных двигателей указанные выше агенты, разрушающие озон. Наибольшие трудности возникают при определении содержания окиси азота, поскольку для нее, оказываются существенными неравновесные процессы, в ходе которых содержание окиси азота может возрастать на шесть порядков. Дополнительное образование окиси азота может также иметь место при так называемом "дожигании" - взаимодействии выбрасываемого в больших количествах молекулярного азота с атомарным кислородом верхней атмосферы,

Модельные расчеты влияния полетов ракет на озоновый слой проводились для ракеты "Энергия" и "Шаттл", как наиболее мощных. Согласно этим расчетам в результате одиночного пуска ракеты "Энергия" максимальное уменьшение озона произойдет через 24 дня и составит 1,5—1,7% в пределах вертикального столба диаметром 550 км. В случае залпового пуска 12 ракет аналогичное уменьшение составит 6—6,6%. Глобальный эффект залпового пуска, например на широте 45°, согласно другим расчетам, состоит в переносе обеднения озонового слоя на более высокие широты пример за 130 дней, так что на широте 80° оно окажется примерно в 3 раза меньше максимально обеднения на широте пуска. Во всех случаях характер высотного распределения возмущения озонового слоя сохраняется — максимальное обеднение имеет место в области максимума озонового слоя; ниже максимума, в тропосфере, имеет место небольшое увеличен концентрации озона. Ежемесячные пуски ракет "Энергия" в течение 4 лет приведут к уменьшению содержания озона в Северном полушарии на 0,1% на средних широтах и 0,3—0,4% в высоких широтах. Общее уменьшение содержания озона над Северным полушарием через 15 лет при регулярных ежемесячных пусках ракет "Энергия" может достичь 2,5%. Согласно расчетам при ежемесячных пусках ракет "Шаттл" (это примерно соответствует существующему режиму) в течение 4 лет общее содержание озона снизится на 0,3% в средних широтах и на 0,4—0,6% в высоких широтах. Однако оценки (Ропег, 1981) для пусков "Шаттл" в год дают уменьшение концентрации озона в Северном полушарии на 0,2%, что сопоставимо с воздействием других антропогенных источников.