Космонавтика и экологические проблемы

Ясно, что в  глобальном масштабе выбросы в атмосферу, создаваемые при запуске в  течение года даже большего количества мощных ракет, ничтожно малы по сравнению  с промышленными выбросами.

Специально  изучался и вопрос о возможном  загрязнении атмосферы продуктами сгорания спутников, прекращающих свое существование в плотных слоях атмосферы. Правда, расчеты показывают, что даже при планируемом в ближайшие десятилетия расширении космической деятельности сгорание спутников и других космических аппаратов в плотных слоях атмосферы не должно привести к ее сильному загрязнению. Например, ожидаемое увеличение содержания окиси азота в верхней атмосфере составляет не более 0,05%. Не предвидится также существенного накопления в атмосфере различных токсичных соединений за счет такого сгорания.

Можно, конечно, предполагать возможность локального загрязнения атмосферы (и даже земной поверхности, если продукты сгорания достигнут  ее), хотя подобные эффекты не наблюдались. Тем не менее одним из требований, предъявляемых к материалам космических аппаратов, является выделение минимального количества токсичных веществ при сгорании в атмосфере.

5. Проблема  образования "озонных дыр"

Хотя озонный  слой, защищающий Землю от вредного воздействия коротковолнового солнечного излучения, располагается на высотах ~20-50 км, проблема образования так называемых "озонных дыр" постоянно упоминается в связи с запусками мощных ракет-носителей. До настоящего времени продолжаются споры между учеными относительно того, какие же факторы в ниабольшей степени способствуют разрушению озонного слоя.

В середине 70-х  годов одна из мощных отраслей промышленности США, производящая аэрозольные упаковки, содержащие фторхлоруглероды (фреоны), оказалась под угрозой ликвидации. В прессе публикации на тему «Атака на фреоны» потеснили на время светские новости и сообщения уголовной хроники, а в редакции газет поступали требования об изъятии упаковок с фреонами из продажи. Губернаторы штатов Орегон и Нью-Йорк выступили с заявлениями о готовности подписать законопроект, запрещающий продажу аэрозольных упаковок.

Причиной всех этих событий стала статья известных  специалистов по аэрономии Ф. Роланда  и М. Молина в журнале «Нейчур» («Природа»). В этой статье, названной  «О возможных неблагоприятных последствиях, связанных с попаданием фторхлоруглеродов в атмосферу», авторы в результате модельных расчетов пришли к выводу, что накопление фреонов в атмосфере может привести к уменьшению стратосферного озона. Отмечалось, что это, в свою очередь, приведет к увеличению потока ультрафиолетового излучения Солнца у поверхности Земли и как следствие к возможному увеличению заболеваний людей раком кожи, гипертонией, неврозами.

Однако атака  на фреоны натолкнулась на стойкую  защиту фреонов. От «нападающих» потребовали  более точных оценок, поскольку ряд косвенных фактов, связанных с существованием и вариациями хлорсодержащих соединений в атмосфере, не давал особых оснований бить тревогу. Более того, на озон могут оказывать воздействие и другие малые составляющие антропогенного происхождения -- например, соединения азота, которые также эффективно взаимодействуют с молекулами озона.

Следует подчеркнуть, что проблема атмосферного озона  достаточно сложна и носит комплексный  характер. Дело в том, что озон есть лишь отдельное (хотя и очень важное!) звено в сложной системе, которую представляет собой атмосфера. Достаточно сказать, что на содержание малых составляющих в стратосфере, которые могут вступать в реакции с молекулами озона, оказывает влияние до 85 различных реакций одновременно. Параметры ряда важных реакций этой сложной «фотохимической кухни» пока еще не определены.

В связи с  этим упрощенные оценки того или иного  эффекта в озонном слое без  учета комплексного характера всей системы могут скорее обозначать остроту определенного направления  в решении проблем «озонного щита».

Фреоны дают от 50 до 70% общего количества хлора, попадающего  в стратосферу. Для сравнения  можно указать, что основной естественный источник стратосферного хлора --- вулканические  извержения --- обеспечивает поступление  от 5 до 30% стратосферного хлора. Таким образом, в стратосфере преобладает хлор антропогенного происхождения, и именно рост антропогенного вклада в общий баланс хлорсодержащих соединений будет определять содержание хлора в стратосфере и его роль в дальнейшей эволюции озоносферы.

По имеющимся  оценкам, важную роль в балансе стратосферного озона играют и соединения азота, которые обеспечивают до 70% фотохимического  стока молекул озона. Однако в  отличие от хлора в общем балансе  соединений азота в стратосфере  преобладают естественные, а не антропогенные источники.

Особо надо сказать  о влиянии таких антропогенных  воздействий на атмосферный озон, как ядерные взрывы в атмосфере  и вызванные ими геофизические  эффекты.

6. Экологическое  состояние космической среды

Основополагающим документом, имеющим отношение к проблеме сохранения устойчивого экологического состояния космической среды, является Договор по космосу (1967 г.). Государства несут международную ответственность за национальную деятельность в космическом пространстве (в том числе и грозящую негативными экологическими последствиями), независимо от того, осуществляется ли она правительственными или неправительственными юридическими лицами или организациями. Государство, с территории или установок которого производится запуск космического объекта, несут международную ответственность за ущерб, причиненный такими объектами или их частями на Земле, в воздушном или космическом пространстве.

Особое место  в международно-правовом регулировании  вопросов экологии космоса принадлежит "Конвенции об ответственности за ущерб, причиненный космическими объектами" (1972 г.). Государство, осуществляющее запуск, абсолютную ответственность за ущерб, нанесенный космическими объектами на поверхности Земли и воздушному судну в полете. В случае если причиняется ущерб космическому объекту одного государства космическим объектом другого государства, послед нее несет ответственность только тогда, когда ущерб причинен по вине или его, или лиц, за которых оно отвечает.

Несмотря на довольно значительный перечень возможных ситуаций, очевидно, что все они относятся к физическому ущербу и не распространяются на космическую среду. "Соглашение о спасении космонавтов и возвращении объектов, запущенных в космическое пространство" (1968 г.) также содержит ряд положений, имеющих косвенное отношение к экологии космоса.

Особым документом, хотя и декларативно, но прямо запрещающим  загрязнение космоса и имеющим  прямое отношение к рассматриваемому вопросу, является "Конвенция о  запрещении военного или иного враждебного использования средств воздействия на природную среду" (1977 г.). Государства-участники обязались не прибегать к военному или любому иному враждебному использованию средств воздействия на природную (в том числе космическую) среду, применение которых вызывает широкие, долгосрочные или серьезные последствия, путем преднамеренного изменения ее динамики, состава или структуры. Однако ввиду универсального характера

При этом существует очевидное и доступное общественному  пониманию решение проблемы экологии космоса - сокращение масштабов космической деятельности (ее регулирование в плане совершенствования ракетно-космической техники в экологическом отношении, т.е. уменьшение числа оставляемых в космосе неуправляемых объектов, спуск в атмосферу Земли отработавших свой ресурс КА, принудительная очистка орбит), однако до сих пор никто достоверно не оценил ни результативности таких мер, ни их пригодности по критерию "затраты - эффективность".

К экологическим  проблемам современной космонавтики относится проблема обеспечения безопасности использования ядерных источников энергии (ЯИЭ) на борту космических объектов, которая возникает в случае их проникновения в атмосферу или падения на поверхность Земли. Предотвращение загрязнения космоса радиоактивными материалами искусственного происхождения регламентируется тремя международными соглашениями:

Вопросы экологии волнуют умы ученых по всему миру уже давно. Одним из приоритетных объектов их исследований по-прежнему являются озоновые дыры, то и дело возникающие  из-за увеличившихся в последние десятилетия выбросов вредных веществ в атмосферу.

Однако до сих пор в  распоряжении ученых не было необходимой  аппаратуры, позволяющей регулярно  отслеживать эти изменения в  озоновом защитном слое по всему миру.

7. Экология  околоземного пространства

Хотя экология околоземного пространства как наука сама по себе еще только зарождается и ее представления  и методология в окончательном  виде пока не определены, в то же время  она уже достигла определенной степени  «зрелости», характеризуемой переходом от наблюдения к эксперименту, к активным методам исследования окружающего мира. Действительно, в настоящее время происходит постепенный переход к использованию активных методов исследований околоземной среды, когда околоземное пространство из объекта наблюдений превращается в своего рода гигантскую природную лабораторию, используемую учеными для различных целей.

Можно сравнить околоземное  космическое пространство со своеобразной плазменной установкой, которая открывает  уникальные возможности для экспериментаторов при исследованиях плазменных процессов в космосе.

Термин «активные эксперименты»  подчеркивает различие новых методов  исследования околоземного пространства по сравнению с традиционными  наблюдательными пассивными методами, при которых проводятся только измерения параметров среды. При использовании активных методов изучается реакция околоземной среды на контролируемое возмущение, производимое путем инжекции плазмы, нейтрального газа, пучков частиц и электромагнитных излучений. Поэтому иногда эксперименты в космосе, связанные с использованием активных методов, называют контролируемыми. Это подчеркивает связь между откликом среды и начальным возмущением, параметры которого контролируются.

В зависимости  от степени возмущения среды активные эксперименты могут быть разделены  на две группы. К первой группе относятся  эксперименты типа меченых атомов, которые практически не возмущают  среду, а в основном «трассируют» процессы и явления. Эксперименты второй группы предполагают осуществление локальных «дозированных» возмущений среды.

Наконец, что  весьма важно, активные эксперименты дают информацию для оценки масштабов  антропогенных воздействий и  их последствий, а также для установления «экологических границ» космических экспериментов и производственной деятельности в космосе.

Понятие «экологические границы» используется для обозначения  ограничений «...на такие воздействия, которые приводят к нежелательным  возмущениям планетарной и космической  среды или к разрушению уникальных космических объектов»

Ценную информацию для решения проблем экологии околоземного пространства дали и эксперименты по воздействию на ионосферную и  магнитосферную плазмы мощных радиоизлучений, результаты которых были рассмотрены  нами ранее.

Таким образом, хотя сегодня экспериментальная  экология околоземного пространства делает свои первые шаги, она, безусловно, будет  развиваться дальше в связи с  ее огромным значением для изучения и прогноза антропогенных явлений  в околоземном пространстве, для определения «экологических границ» исследовательской и производственной деятельности в околоземной среде. Ближайшее будущее позволит уточнить предмет, методологию и принципы экспериментальной экологии околоземного пространства.

Рассматривая  околоземное космическое пространство» как часть окружающей природной среды, целесообразно распространить на экологию этого пространства основные представления и концепции, которые были развиты в экологии биосферы. В основе экологии природной среды лежат наблюдения и контроль, или, как принято называть, мониторинг антропогенных изменений состояния окружающей среды.

Согласно представлениям о мониторинге природной среды, развитым в работе, важнейшими задачами мониторинга являются наблюдение и  контроль состояния природной среды с помощью существующих геофизических служб; оценка качества природной среды с помощью системы разработанных критериев антропогенных воздействий и выработка приоритетов для принятия эколого-экономических и социальных мер с целью обеспечения рационального природопользования; разработка научно обоснованного прогноза антропогенных воздействий на окружающую среду.

Мониторинг  базируется на системе наблюдений и  контроля природной среды. Для контроля загрязнении в нашей стране создана  и функционирует Общегосударственная система наблюдений и контроля за загрязненностью объектов природной среды (ОГСНК).

Все возрастающую роль в комплексном мониторинге  природной среды играют дистанционные  методы исследований, наблюдения и  контроля с использованием космической техники.

В рамках космического мониторинга проводятся наблюдения и контроль загрязнений и антропогенных  воздействий на биосферу, для чего используются снимки, получаемые на борту  орбитальных станций, и данные дистанционного зондирования земной поверхности и атмосферы Земли с борта различных космических аппаратов. Космический мониторинг обладает рядом важных преимуществ по сравнению с другими методами наблюдения и контроля загрязнений природной среды, обеспечивая высокий уровень обобщения данных по загрязнению среды, глобальный охват антропогенных эффектов, оперативность получения информации по экологической ситуации в различных областях земного шара. Космический мониторинг существенно дополняет наземные, самолетные и корабельные средства наблюдений и контроля природной среды и позволяет объединить данные о состоянии окружающей среды на основе информации, полученной из космоса.