Экологические проблемы ракетно-космической деятельности: влияние ракетного топлива на состояние окружающей среды в районах падения отработавших ступеней

В представленной статье приведены аспекты загрязнения окружающей среды ракетным топливом, произведен анализ статистики орбитальных запусков 2019 г., на основании которого сделан вывод о наиболее часто эксплуатируемых ракетах-носителях и используемых топливных смесях. В том числе приведены результаты исследований районов падения отделяемых частей ракет-носителей, предложены оптимальные пути решения проблемы загрязнения территорий ракетным топливом.

Ключевые слова: ракетно-космическая деятельность, районы падения, отделяющиеся части ракет-носителей, токсичность, ракетные топлива, экология.

Введение. Внастоящее время, когда полеты в космос уже не предмет сугубо научно-фантастических рассказов, а наша реальность, когда сотни искусственных спутников научно-исследовательского и прикладного характера бороздят околоземные орбиты, освоение космического пространства развивается стремительными темпами. Запуски ракет стали делом обыденным. Космическая эра, начавшаяся 4 октября 1957 г. с запуска первого искусственного спутника Земли — Спутника-1, пророчила множество новых открытий. Однако каждая победа — как и «великая победа разума и труда» — имеет свою цену: ракетно-космическая деятельность (далее — РКД) повлекла за собой политические, социальные и экологические проблемы.

В рамках данной работы будут рассмотрены причины и последствия негативного экологического воздействия РКД. Можно выделить следующие аспекты загрязнения окружающей среды ракетным топливом:

1) загрязнение атмосферы Земли продуктами сгорания ракетных топлив;

2) загрязнение природных водоемов и территорий отходами РКД;

3) загрязнение природных водоемов и территорий в результате разлива ракетного топлива;

4) нарушение озонового слоя Земли.

Токсичность ракетных топлив, использующихся вракетостроении на сегодняшний день. Ракетные топлива — это вещества или смеси веществ, используемые в двигателях ракет для получения реактивной тяги и ускорения ракеты. Разные конструкционные особенности определяются различными видами топлива: химического (жидкого или твердого), физического, ядерного, электрореактивного. Согласно списку космических запусков за 2019 год, чаще всего эксплуатировались следующие ракеты-носители:

Таблица 1

Анализ статистических данных позволяет оценить, какие виды ракетного топлива находили набольшее применение в период 2019-го года, а характеристики используемых компонентов ракетного топлива (далее — КРТ) позволяют сделать вывод об их преобладающе высокой токсичности.

Таблица 2

Сравнение токсичности наиболее часто используемых видов ракетного топлива

Наиболее экологичным видом ракетного топлива является топливная пара жидкий водород + жидкий кислород. Оба КРТ нетоксичны, также нетоксичны и их продукты сгорания. Но топливо не всегда является экологичным и эффективным одновременно. Так, несмотря на достаточно высокий удельный импульс, жидкий водород обладает низкой плотностью, в результате чего занимает больший объем, а также при смешивании с воздухом становится взрывоопасным. Конструкционные факторы, равно как и экономические, следует учитывать при выборе топлив.

В связи с этим, одним из самых удобных видов топлива остаются топливные пары керосин + жидкий кислород и НДМГ + АТ. Топливо керосин + жидкий кислород обладает умеренной токсичностью и крайней эффективностью, выгодно с экономической точки зрения. Топливо НДМГ + АТ близко по удельному импульсу к кислород-керосиновой паре, долговечно, дает возможность многократного включения ракетных двигателей, однако чрезвычайно токсично.

При падении отработавшей ступени на землю может выпасть до 130–150 кг НДМГ. Часть топлива распыляется в атмосфере и разносится на большие территории, проникает в почву, растворяется в воде, что приводит к болезням и гибели животных. Также гептил способен накапливаться в растениях и живых организмах, обладает сильным канцерогенным и мутагенным действием [2, c. 2]. Отравление может наступить через дыхательные пути или через кожу после контакта с водой или почвой. Вследствие этого для обеспечения безопасности населения необходимо отчуждение значительных территорий. На месте падения отработавших ступеней проводятся мероприятия по детоксикации.

Результаты эколого-гигиенического мониторинга районов падения отделяемых частей ракет-носителей (ОЧРН). РКД в Российской Федерации осуществляется в соответствии с Законом РФ от 20 августа 1993 г. N 5663-I «О космической деятельности» (с изменениями и дополнениями).Рассмотрим итоги экологических исследований одного из регионов, на территории которого располагаются районы падения ОЧРН [4, c. 60], — Республики Алтай. В 2011 году, после падения обломков космического корабля «Прогресс М-12М», были исследованы реки и почва в Алтайском крае и Республике Алтай. Руководитель Роспотребнадзора, главный государственный санитарный врач РФ Геннадий Онищенко подтвердил, что Российская санитарная служба не нашла в образцах следов ракетного топлива.

В 2013 г. Управлением Роспотребнадзора по Республике Алтай и ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Алтай» была дана оценка РКД космодрома «Байконур». На базе аккредитованного испытательного лабораторного центра были исследованы 475 проб воды из подземных источников и открытых водоемов, 192 пробы почвы, 140 проб дикорастущих ягод, ореха, 79 проб овощей, используемых населением в пищу. Во всех пробах содержание определяемых веществ оказалось ниже порога обнаружения [5]. В 2015 г. после запуска c Байконура ракеты-носителя «Протон М» было замечено необычное облако. 16 проб снега были взяты для анализа в близлежащих районах. В сообщении Роспотребнадзора также было сказано, что экспертиза загрязнения не выявила. Годом ранее в ходе аналогичного исследования следы распада ракетного топлива были обнаружены в 10 % анализов местных жителей.

Пути улучшения экологической обстановки врайонах падения ОЧРН. Во-первых, необходимо минимизировать рассеивание точек падения отработавших ступеней ракет. В перспективе — сократить количество районов падения с переходом на управление ОЧРН, а после — к возвращаемым ступеням. Во-вторых, следует разработать и внести поправки в статьи 11 и 22 Закона РФ от 20 августа 1993 г. N 5663-I «О космической деятельности», которые бы защищали права граждан в случае угрожающих жизни или здоровью катастроф в результате РКД. В-третьих, надлежит выработать новые технологии ликвидации неотработанного топлива [3, c. 917], позволяющие проводить более полную детоксикацию загрязненных территорий с перспективой перехода на более экологичные виды топлива.

Литература:

2. Анопка А. С. Влияние токсичных компонентов топлива на экологию земли при запусках ракет // Научно-исследовательские публикации, 2016.

3. Анопка А. С., Ковалев С. В. Экология при запусках ракет на токсичных компонентах топлива // Актуальные проблемы авиации и космонавтики, 2016.

4. Затонов И. А., Никонова Е. Д. Воздействие ракетного топлива на состояние окружающей среды в районах падения ступеней ракет-носителей // Иностранный язык в контексте проблем профессиональной коммуникации: материалы II Международной научной конференции, 27–29 апреля 2015 г., Томск. — Томск: Изд-во ТПУ, 2015. С. 60–63.

5. Официальный сайт Управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Республике Алтай. [Электронный ресурс] URL: http://04.rospotrebnadzor.ru/ (дата обращения: 04.06.2020)

[1] НДМГ – 1,1-диметилгидразин, «гептил».

[2] АТ – тетраоксид диазота, «амил».

[3] НТРВ – полибутадиен с концевыми гидроксильными группами.

[4] ММГ – метилгидразин.

[5] MON – mixed oxides of nitrogen, смесь оксидов азота.