Экологическая опасность космической деятельности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт-Петербургский гуманитарный университет профсоюзов

Реферат

по дисциплине: Экология

Экологическая опасность космической деятельности

Выполнила:

Лукина А.Е.

Студентка I курса

ф-та: конфликтологии

Проверила:

Урбан В.Г.

Санкт-Петербург 2014

Оглавление

Введение

Глава 1. Влияние ракетно-космической техники

1.1 Влияние использования ядерных реакторов

1.2 Влияние ракетно-космической техники в местах падения ракетных носителей

Глава 2. Космический мусор

Глава 3. Влияние космоса на космонавтов

Заключение

Используемая литература

Введение

ядерный реактор озоновый слой биосфера

До начала первых космических полетов все околоземное космическое пространство, а тем более „далекий” космос, Вселенная, считались чем-то неведомым. И лишь позже стали признавать, что между Землей и Вселенной существуют неразрывная взаимосвязь и единство. Земляне стали считать себя участниками всех процессов, происходящих в космическом пространстве.

Следует заметить, что уже при зарождении основ теоретической космонавтики экологические аспекты играли важную роль, и, прежде всего в работах К.Э. Циолковского. По его мнению, сам выход человека в космос представляет собой освоение совершенно новой экологической „ниши”, отличной от земной.

Тесное взаимодействие биосферы Земли с космической средой дает основание утверждать, что происходящие во Вселенной процессы оказывают воздействие на нашу планету.

До недавнего времени ученые полагали, что освоение ближнего космоса не оказывает почти никакого влияния на погоду, климат и другие жизненные условия на Земле. Поэтому не удивительно, что освоение космоса происходило, не взирая на вопросы экологии.

Ученых заставило задуматься появление озоновых дыр. Но, как показывают исследования, проблема сохранения озонового слоя составляет лишь малую часть гораздо большей проблемы охраны и рационального использования околоземного космического пространства.

Нельзя не признать, что сегодня имеет место отрицательное воздействие ракетно-космической техники на окружающую среду.

В связи с этим задание оценки риска негативного влияния ракетно-космической техники на окружающую среду, повышение экологической чистоты производства и эксплуатации ракет, а также эффективного использования ракетно-космической техники для решения существующих экологических проблем являются чрезвычайно актуальными.

Глава 1. Влияние ракетно-космической техники

Производство, испытание и эксплуатация ракетно-космической техники имеет свои специфические факторы негативного влияния на окружающую среду.

Наиболее весомыми из них являются следующие:

- загрязнение атмосферного воздуха и поверхностных водоемов в процессе изготовления элементов ракетно-космической техники и продуктами выбросов ракетных двигателей;

- риск возникновения аварийных ситуаций во время изготовления и хранения ракетного топлива (возможны проливы токсичных компонентов ракетного топлива (КРТ), испарение токсичных компонентов ракетного топлива, горение компонентов ракетного топлива, взрыв компонентов ракетного топлива);

- риск возникновения аварийных ситуаций во время наземных испытаний ракетных двигателей;

- локальное загрязнение атмосферы во время запуска ракет-носителей;

- негативное влияние на состояние озонового слоя Земли;

- отчуждение территорий и загрязнение плодородного слоя почвы в зоне падения частей ракет.

- отделение фрагмента конструкции, либо отделяющейся части ракет-носителей или космического аппарата (КА) = «космический мусор»;

- работа радиоэлектронных средств.

Экологические последствия перечисленных выше факторов воздействий ракетно-космической техники на окружающую природную среду существенно зависят от конкретных условий: естественные физические факторы и природно-географические условия могут усиливать или ослаблять воздействие ракетно-космической техники.

К факторам ослабления или усиливания воздействий относятся гелиогеофизические, погодно-климатические, физико-географические, пространственно-временные факторы, а также фоновая экологическая обстановка. К гелиогеофизическим факторам относят: солнечную активность, сейсмичность, магнитную активность, сезон, время суток.

К погодно-климатическим факторам: осадки, ветер, температуру воздуха. К физико-географическим факторам:

- природную зону, в которой расположен район эксплуатации изделия ракетно-космической техники (тундра, тайга, широколиственный или смешанный лес, лесостепь, степь, полупустыня, пустыня, океан, и т.д.);

- тип почвы в зоне расположения района эксплуатации изделия ракетно-космической техники (глинистая, суглинистая, песчаная, чернозем);

- кислотность почвы, ее бонитет;

- геоморфологическая характеристика местности (выпуклая плоскость или вогнутая вершина, пологий, покатый или крутой склон, лощина, котловина);

- гидрологические характеристики местности (наличие рек, олиготрофных водоемов, глубина залегания водоносных горизонтов).

Фоновая экологическая обстановка в районах эксплуатации изделий ракетно-космической техники определяется факторами вредных воздействий на окружающую природную среду, не обусловленных космической деятельностью.

Факторы воздействия ракетно-космической техники на окружающую природную среду необходимо рассматривать в интервале времени от момента вывода ракет-носителей на старт до прекращения активного существования космического аппарата (посадки космического аппарата).

Эксплуатация ракетно-космической техники оказывает значительное антропогенное влияние на приземную атмосферу. Известно, что по относительной силе воздействия на верхнюю атмосферу запуск космической ракеты подобен взрыву атомной бомбы в приземной атмосфере.

Наибольшее влияние оказывается на космодромах во время запуска больших ракет и в начале полета больших ракет носителей, имеющих на борту сотни тонн топлива, которые сопровождаются взрывами, пожарами и мощными токсичными выбросами. Продукты сгорания - такие, как оксид алюминия и хлористый водород могут привести к негативным локальным последствиям. Эти выбросы могут вызывать выпадение кислотных дождей, повышение содержания в воздухе взвешенных веществ, изменение погодных условий на прилежащих территориях.

Обратимся к анализу влияния продуктов работы ракетных двигателей на нижнюю часть околоземного космического пространства - 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.

1.1 Влияние использования ядерных реакторов

Наиболее широко ядерные реакторы использовались на отечественных спутниках серии "Космос". Эти реакторы работали на сплавах или соединениях урана: U-238 с 90%-ным и более обогащением по U-235. Основным способом обеспечения радиационной безопасности является консервация ядерных энергетических установок на довольно высоких орбитах, где время существования таких объектов намного больше времени распада частиц деления остановленного ядерного реактора. К таким орбитам можно отнести все круговые орбиты, расположенные выше 700 км.

Работающий ядерный реактор заметно изменяет естественную фоновую картину потоков нейтронов и гамма-квантов в локальной области околоземного космического пространства. Эти изменения тем заметнее, чем выше орбита.

Нейтронные потоки становятся сравнимы с естественным фоном на расстояниях 100 км для низких орбит и 300 км для геостационарных орбит. Тем не менее, даже очень мощные ядерные реакторы (до 1 МВт) не могут существенно ухудшить естественное состояние радиационных поясов Земли.

В настоящее время именно область высот 800-1000 км оказалась наиболее загрязненной, в связи с чем возникла реальная опасность разрушения ядерных реакторов в результате столкновений с фрагментами космического мусора заведомо раньше, чем произойдет распад осколков деления безопасного уровня. Расчеты показывают, что за время своего существования на орбите (примерно 200 лет.) ядерный реактор может испытать порядка 20 аварийных столкновений. Недавно было показано, что одно столкновение с частицей мусора размером 0,5 см должно иметь место в среднем за 6 лет и за 26 лет с частицей размером 1 см. Последствием такого столкновения является разрушение ядерных энергетических установок и рассеивание радиоактивного вещества в околоземном космическом пространстве с возможным его осаждением в приземную атмосферу.

Главная экологическая угроза связана с возможностью падения фрагментов разрушенных ядерных энергетических установок и осаждением радиоактивных веществ в приземную атмосферу и на поверхность Земли. Радиоактивное загрязнение представляет опасность для работы навигационных систем, метеоспутников и систем наблюдения за природными ресурсами, использующих близкие орбиты.

На космодромах осуществляется сложный комплекс работ по подготовке и запуску космических аппаратов согласно четкому технологическому регламенту, при участии большого количества высококвалифицированных специалистов. Следует отметить, что конкретные данные экологического влияния и последствий в районах космодромов практически отсутствуют в открытых (доступных) источниках информации, т.к. космодром - это закрытый режимный объект. Необходимы целенаправленные усилия общества для достижения прозрачности и доступности такой информации. Однако для околоземного космического пространства это загрязнение не представляет особой опасности в плане изменения свойств этой среды. Также экологическая опасность связана с возможностью падения фрагментов разрушенных ядерных энергетических установок и осаждения радиоактивных веществ в приземную атмосферу и на поверхность Земли. Подобный случай произошел в 1978 г. при аварии спутника "Космос-954", когда крупные радиоактивные осколки рассеялись на севере Канады.

Специальный анализ атмосферы в разных точках планеты в июне и сентябре 1978 г. показал, что большая часть многотонной массы "Космоса-954" испарилась и была рассеяна в атмосфере Земли. В том числе и по крайней мере 37,1 кг отработавшего ядерного топлива.

1.2 Влияние ракетно-космической техники в местах падения ракетных носителей

При падениях частей ракетной техники происходит механическое загрязнение твердыми фрагментами, что приводит к перенасыщению почвы соединениями алюминия, наличие которых в почве, даже в незначительном количестве, резко снижает урожайность сельскохозяйственных культур. Кроме этого, происходит быстрое проникновение ракетного топлива в почву с последующей химической трансформацией компонентов, переносом вредных веществ потоками газа и жидкости. Это в значительной мере расширяет зону загрязнения. Следует заметить, что некоторые вредные соединения хорошо сохраняются растительностью и переходят в мясо травоядных животных. Таким способом они могут попадать в организм человека. Вызывает беспокойство тот факт, что подобные территории даже временно не исключаются из хозяйственной деятельности, а люди, проживающие на них, в большинстве случаев не владеют информацией о существующей опасности.

Имеются даже данные, указывающие на возможное изменение погодных условий и растительности в районах космодромов. Космические происшествия (аварии, катастрофы) в связи с техническими характеристиками космической техники, вызывают тяжелые последствия. Возникла и нарастает новая угроза, обусловленная возможным падением аварийных космических аппаратов на наземные объекты: населенные пункты, атомные электростанции, химические и другие потенциально опасные объекты. Подобное аварийное падение космической ракеты, запускаемой с семипалатинского полигона и произошло на территории одного из районов Казахстана в 1999 г., в результате чего был оценен материальный ущерб, а последующие плановые запуски ракет с семипалатинского полигона были надолго приостановлены.

Наиболее мощное воздействие на природную среду происходит на космодромах в процессе старта крупных ракет. Реализуемый в настоящее время мировой грузопоток в космос требует ежегодно около 100--120 пусков ракет-носителей различной грузоподъемности.

Основными вредными факторами, влияющими на состояние окружающей среды при пусках ракет-носителей, являются большие выбросы продуктов сгорания при старте в приземном слое атмосферы (тропосферы). К нежелательным локальным последствиям в районе старта ракет-носителей могут так же привести выбросы хлористого водорода и окислов алюминия, содержащиеся в продуктах сгорания некоторых носителей. Эти выбросы могут вызвать выпадение кислотных дождей, увеличение содержания в воздухе взвешенных частиц, токсическое загрязнение облачного покрова, изменение погодных условий на прилегающих к стартовой площадке территориях.

Сравнительный анализ воздействия отечественных и зарубежных космодромов на окружающую среду показывает следующее. С главных наших космодромов "Байконур" и "Плесецк" осуществлялось в среднем за год от 65 до 75 пусков, и суммарная площадь территорий, подверженных их вредному воздействию составляет 18 млн. га. В отличие от отечественных космодромов, основные зарубежные расположены в прибрежной зоне, и их районы падения приходятся на акватории Атлантического и Тихого океанов. С обоих космодромов США (Восточный и Западный испытательные полигоны) осуществляется в среднем в год от 15 до 20 пусков. С французского полигона осуществляется в среднем в год не более 6-8 пусков.

Таким образом, если исходить только из соотношения числа пусков, то отечественные космодромы примерно в 3-4 раза сильнее воздействуют на среду, чем зарубежные. Однако на самом деле это соотношение следует увеличить на несколько порядков, во-первых, из-за того, что: способность океана ассимилировать многие вредные загрязнения гораздо выше, чем аналогичные возможности суши, и, во-вторых, большинство запускаемых с зарубежных полигонов ракет используют твердое топливо, которое не содержит высокотоксичных веществ, имеющихся в жидком топливе.

Проливы и выбросы значительного количества токсичных компонентов ракетного топлива происходят в РП отработавших ступеней и при авариях (на старте, в полете, при транспортировке).

Значительное загрязнение приземной атмосферы имеет место при ликвидации и утилизации ракет и компонентов ракетного топлива, что создает прямую угрозу жизни и здоровья людей.

Ликвидация ракет на твердом топливе производится методом отжига РДТТ на открытом стенде НИИПМ, расположенном в густонаселенной местности - на окраине г. Закамска, всего в 5 км от г. Перми, одного из наиболее неблагоприятных в экологическом отношении регионов России. При отжиге в атмосферу выбрасываются сотни тонн хлористого водорода и оксидов азота, а протяженность зоны заражения приземных слоев атмосферы может достигать 15-20 км.

Существующие ракетно-космические системы реализованы, как правило, по многоступенчатой схеме: ракеты-носители конструктивно имеют в своем составе от 2 до 6 ступеней и множество других отделяемых элементов, каждый из которых отбрасывается за ненадобностью после того, как исполнит свою функцию в полете в процессе выведения в космос полезной нагрузки - космического аппарата. Кроме того, как уже указывалось во введении, ракеты имеют весьма низкий коэффициент полезного действия (до 3 %). Эти два обстоятельства и лежат в основе проблемы районов падения (РП), расположенных вдоль трасс полетов запускаемых систем.

С какой бы точки Земли (с поверхности суши, водной поверхности или из атмосферы) ни производился запуск космического объекта, эта проблема существует и будет, видимо, существовать даже при полетах перспективных одноступенчатых ракет или аэрокосмических самолетов (как зона потенциально возможного падения в случае аварии при выведении на орбиту).

На сегодняшний день отсутствуют объективные количественные оценки экологического риска и потерь от космической деятельности. Качественные показатели свидетельствуют о значительных потерях для людей и природной среды, особенно в районах, непосредственно связанных с космической деятельностью: вокруг космодромов, в районах падения ракет-носителей.

Для предупреждения или возмещения потерь должна быть отработана соответствующая юридическая база для запрещения проектов, угрожающих здоровью местного населения и среды его обитания. А также необходимо узаконить требования на компенсации за нанесенный медико-экологический ущерб и на денежные фонды, которые необходимы для рекультивации нарушенных территорий.

Глава 2. Космический мусор

Космический мусор накапливается в обширной области высот от 400 км до 2000 км и уже в настоящее время его масса сравнима с массой всего вещества околоземного космического пространства выше 400 км.

На протяжении последних тридцати лет наблюдается постоянный рост космического мусора, и в настоящее время мы имеем более 8000 постоянно наблюдаемых каталогизированных объектов, поперечный размер которых превышает 10 см, около 300 000 осколков размером более 1 см, возможность наблюдения которых появилась недавно, и порядка сотни миллионов более мелких частиц.

При сохранении современных темпов космической деятельности и технологий по самым скромным прогнозам ожидается удвоение космического мусора к концу следующего столетия, что вплотную приблизит содержание мусора к уровню лавинообразного его размножения из-за взаимных столкновений частиц.

При ожидаемом удвоении космического мусора, его кинетическая энергия превзойдет тепловую энергию газа околоземного космического пространства, в той его части, где мусор существует, и при условии начала лавинообразного размножения эта энергия будет эффективно передаваться окружающем газу.

Между тем, среднее время жизни в верхней атмосфере частиц космического мусора составляет порядка 100 лет. В таком случае запасенная мусором энергия будет передаваться верхней атмосфере крайне медленно, несравнимо медленней, чем энергия солнечного, ультрафиолетового излучения. Однако такая ситуация будет иметь место, только если основная масса мусора сосредоточена в крупных фрагментах. Всякое их дробление сразу сокращает среднее время жизни частиц и увеличивает эффективность передачи энергии окружающему газу верхней атмосферы. В случае лавинообразного размножения мусора из-за взаимных столкновений, эта эффективность станет очень велика и тогда среда практически безвозвратно утратит свои естественные свойства.

Необходимо отметить, что процессы размножения частиц космического мусора известны плохо. Они должны разрушаться и под действием ультрафиолетового излучения и под действием такого мощного окислителя, как атомарный кислород, являющийся основной компонентой верхней атмосферы. Этот процесс может приводить к изменению химического состава верхней атмосферы, появлению совершенно чуждых ей элементов, возможные последствия чего пока трудно предсказать. Можно быть лишь уверенным в том, что по мере изучения число и спектр вскрываемых опасностей будет расти.

Влияние запусков ракет на тропосферу с последующим изменением метеорологических условий изучено недостаточно и сейчас специалисты изучают эти вопросы. Это влияние проявляется на локальных территориях, прилегающих к космодромам. Из-за изменения климата и расширения космической деятельности необходимо серьезно подходить к рассмотрению этого вопроса. Для получения полной объективной информации следует проводить систематические исследования комплекса проблем, связанных с влиянием космической деятельности на метеорологические условия.

Глава 3. Влияние космоса на космонавтов

Если говорить об экологической безопасности и опасности космической деятельности, то нельзя не вспомнить о людях, которые в полной мере на себе ощущали и ощущают влияние космоса - о космонавтах. Создавая искусственные условия для продолжительной жизни и работы людей в космосе, трудно учесть и компенсировать все вредное влияние. Современная техника не может исключить вредное внешнее влияние космоса.

Экологическая опасность, связанная с пилотируемыми полетами и условиями жизни людей в космосе, обусловлена: влиянием факторов космического пространства; особенностями экологической среды космических аппаратов; спецификой жизнедеятельности людей в космосе. Несмотря на затраты и героизм, технологические достижения, существующие системы обеспечения безопасности полетов и профилактические меры, направленные на отбор, подготовку космонавтов и сохранения их здоровья, экологическая опасность для людей в космосе остается довольно актуальной проблемой.

Мониторинг окружающей среды должен обеспечивать своевременный и достоверный контроль состояния окружающей среды с целью предупреждения вредного влияния на людей и природу, адекватного реагирования на опасные экологические ситуации. Необходимо проводить каталогизацию поврежденных ландшафтов для четкого контроля последствий в таких ситуациях. Учитывая то, что наибольшую антропогенную нагрузку получает приземная атмосфера, в первую очередь необходимо проводить мониторинг околоземного космического пространства.

Заключение

Можно сделать выводы, что объекты современной и перспективной ракетно-космической техники являются сложными и потенциально опасными. Они негативно влияют на околоземное космическое пространство при эксплуатации, ликвидации и утилизации. Поэтому в последнее время мировое общество, межправительственные учреждения и правительства многих стран уделяют особое внимание созданию деятельных механизмов международного сотрудничества с целью эффективного прогнозирования и минимизации вредного влияния на природу и человечество подобных неблагоприятных природных и техногенных явлений и катастроф.

Осознание экологической опасности космической деятельности требует необходимости его должного правового регулирования. Большую роль в регулировании этих отношений играют международные договоры и другие нормативно-правовые акты.

Загрязнение окружающей среды, истощение природных ресурсов и нарушения экологических связей в экосистемах стали глобальными проблемами. И если человечество будет продолжать идти по нынешнему пути развития, то его гибель, как считают ведущие экологи мира, через два - три поколения неизбежна.

Таким образом, сегодня перед экологией как сферой деятельности человека стоят не только традиционные для этой науки задания, связанные с описанием состояния и прогнозированием развития природных биогеоценозов, но и практические проблемы эффективного мониторинга состояния окружающей среды и защиты ее от негативного антропогенного влияния. Такие проблемы наилучшим образом можно решить с применением технического уровня современных ракетных технологий и значительного кадрового потенциала.

Принимая во внимание все вышеуказанные проблемы, предлагается следующее:

1) сопутствовать наиболее быстрой разработке научно обоснованных методик оценки экологического развития и влияния на окружающую природную среду факторов, характерных деятельности ракетно-космического комплекса;

2) нормирование антропогенных нагрузок на околоземное космическое пространство следует считать основным и первоочередным мероприятием обеспечения экологической безопасности космической деятельности;

3) для своевременного определения возможных антропогенных изменений и выявления источников этих изменений необходим мониторинг как окружающей природной среды, так и околоземное космическое пространство;

4) необходимо на национальном и международном уровне утвердить околоземное космическое пространство как охраняемую природную среду и закрепить в правовом поле международную экологическую экспертизу существующей космической техники и проектов с обязательной оценкой их возможного влияния на природную среду;

5) с целью обеспечения экологической безопасности космической деятельности, связанной с полетами в космос и жизнедеятельностью людей за пределами Земли, следует минимизировать риск путем создания системы гарантированной защиты человека от влияния негативных факторов.

По расчетам А.В. Яблокова, более восьми триллионов долларов -- такова цена развития мировой комической индустрии. Даже части этой суммы было бы достаточно, чтобы обеспечить всех людей в мире качественной питьевой водой и достаточным количеством пищи, найти эффективные средства лечения СПИДа и любых других заболеваний, прекратить рост пустынь и уничтожение девственных лесов, перейти к использованию только возобновимых источников электроэнергии. Или, говоря иными словами - решить если не все, то большинство острых проблем развивающегося человечества.

На другой чаше весов: всемирные телевизионная и телефонная сети, более точный прогноз погоды, система сигнализации о терпящих бедствие морских и воздушных судах, более глубокие знания о Луне и других планетах Солнечной системы, ежеминутное наблюдение за всякой подозрительной деятельностью на территории других государств (например, за строительством заводов химического оружия в Алжире, пусковых ракетных установок в Ираке, перемещениями военных судов в Мировом океане).

Избираемые гражданами Земли национальные парламенты одобрили расходы на осуществленные и планирующиеся космические программы. Но, похоже, что в этом выборе не были в достаточной мере учтены опасные экологические последствия космической деятельности для биосферы Земли и ее населения.

Используемая литература

1. http://zmdosie.ru/chitalnyj-zal-zm/rekomenduem/819-posledstviya-raketno-kosmicheskoj М.В.Черкасова «Социально-экологические последствия ракетно-космической деятельности»// Газета «Зеленый мир».

2. http://www.medline.ru/public/art/tom10/art4.html Статья доктора медицинских наук Мешков Н.А. «Методические основы оценки влияния последствий ракетно-космической деятельности на здоровье населения, проживающего вблизи районов падения отделяющихся частей ракет-носителей».

3. http://nauka21vek.ru/archives/1395.

4. http://ekologia-ra.ru/osobye-vidy-vozdejstviya-na-okruzhayuschuyu-sredu/raketno-kosmicheskaya-deyatelnost/ Экологический портал.

5. С.В. Кричевский «Космическая деятельность: итоги ХХ века и стратугия экологизации» //Журнал «Глобалистика футурология» 1999 № 6.

Размещено на Allbest.ru