|
Экологическая история космической станции “Мир” |
||
Судьба станции “Мир” - уникального и крупнейшего объекта, созданного Россией и человечеством вне Земли в ХХ веке, привлекла внимание в России и за рубежом, особенно на завершающем этапе, в связи с техническими, экологическими, культурологическими, экономическими и др. аспектами [6-12]. В 1989-1998 гг. автор занимался вопросами эксплуатации станции, готовился к длительному полету, в 1999 – 2001 гг. опубликовал ряд работ, предложив проект с минимизацией риска, экологических и др. последствий ликвидации “Мира” [3,6-8]. Дадим общую характеристику основных аспектов экологической истории станции “Мир”, просуществовавшей 15 лет и 1 месяц (с 20 февраля 1986 г. по 23 марта 2001 г.) на околоземной орбите с наклонением 51,6 град. на высоте 300 - 450 км. Этому предшествовал длительный период ее разработки на базе научного и технологического задела, накопленного опыта создания и эксплуатации космических кораблей и станций. Полный цикл существования “Мира” можно разбить на 3 этапа: 1) создание (разработка, производство, выведение в космос, сборка); 2) эксплуатация; 3) ликвидация. Причем, производство, запуск модулей, сборка станции продолжались до 1996 г. (10 лет). Всего по программе “Мир” в нашей стране (СССР и России) с космодрома Байконур было запущено ~ 110 космических объектов, на завершающем этапе масса станции составляла ~ 140 т, из них ~ 14 т научного оборудования, сама конструкция состояла из 6 состыкованных модулей, ~ 21 т каждый. Использовано 6 ракет-носителей (РН) “Протон” стартовой массой ~ 700 т каждая), т.е. всего около 4200 т - для запуска модулей; 100 РН “Союз” массой ~ 310 т каждая, т.е. всего 31000 т - для запуска 40 пилотируемых кораблей (ПК) “Союз” и 60 беспилотных грузовых кораблей (ГК) “Прогресс”. Всего ~ 35000 т. Кроме того, 8 полетов к станции совершили многоразовые космические корабли (МТКК) “Спейс Шаттл” (США) по международной программе “Мир – НАСА”, запущенные с космодрома на мысе Канаверал во Флориде в 1995-1998 гг. Как правило, в этих полетах выполнялись и др. задачи, поэтому их запуски лишь частично можно включить в общий экологический баланс для станции “Мир” (скажем, ~ 50 % от общей стартовой массы системы ~ 2000 т при запуске МТКК, т.е. всего 8000 т (1000 х 8). Итого: общая стартовая масса запущенных РН составила ~ 43000 т, причем, полезный груз (ПГ) ~ 2 %, отходы ~ 98 %, из них: ~ 90 % (~ 39000 т) – ракетное топливо и ~ 8 % (~ 4000 т) – масса отработавших ступеней РН, упавших преимущественно на сушу в районах падения (РП) 1-х ступеней в Карагандинской области Казахстана и 2-х ступней – в РП в Алтае в России. При этом в атмосферу и на поверхность Земли выброшен значительный объем загрязнений. Все РН имели низкую массовую эффективность, т.е. коэффициент полезного действия (КПД) ~ 1–3 %, с высокоэнергетическими компонентами ракетного топлива (КРТ), создали сверхмощные залповые выбросы при старте и по траектории полета. Это относится и к запускам “шаттлов” (ступени их твердотопливных ускорителей и топливный бак падали в океан). Кроме того, невырабатываемые жидкие остатки КРТ (в том числе сверхтоксичные) на отработавших ступенях отечественных РН загрязняли атмосферу и поверхность [2-5,8]. Если учесть в полном цикле все производство и испытания РКТ (добычу полезных ископаемых, энергоресурсов, их переработку, транспортировку, работу множества предприятий космической отрасли и др. объектов наземной инфраструктуры), то суммарные объемы загрязнений, масштабы воздействий и последствий надо увеличить ~ в 100 раз, т.к. в цикле “добыча полезных ископаемых - производство” КПД ~ 1-3 %, а отходы ~ 97-99 %. Таким образом, на полном цикле “Мира” речь идет о суммарном объеме загрязнений > 4 млн. т (!). Все это оказало длительное вредное, опасное воздействие на природную среду и здоровье людей (специалистов, работающих с техникой, населения, живущего вблизи предприятий, космодромов, в РП и на прилегающих территориях). На “Мире” были и жили ~ 115 человек – космонавтов СССР, России, Европейского Союза, США, др. стран, осуществлено 28 длительных экспедиций. Важно отметить, что все они, несмотря на повышенный риск, выполнили задачи, остались живы и благополучно вернулись на Землю. Общий суммарный налет составил ~ 30 человеко-лет, т.е. в течение 15 лет на борту станции, вне Земли, в среднем непрерывно находилось 2 человека. Несмотря на значительные усилия и достижения в обеспечении медицинской безопасности космонавтов, побывавших на “Мире”, комплексное воздействие неблагоприятных факторов космических полетов (особенно длительных полетов) в ряде случаев привело к отклонениям в состоянии здоровья и заболеваниям в процессе полета, сложностям в реабилитации после возвращения на Землю. Существует повышенный риск отдаленных неблагоприятных последствий для здоровья и жизни космонавтов, а также для членов их семей [3-5]. На борту станции “Мир” в гермоотсеках образовывались отходы жизнедеятельности и работы экипажа, ~ 4 кг / человек / сутки, т.е. за полгода полета 2-х человек возникала “помойка” массой ~ в 1 т и объемом в несколько куб. м (!). Т.е. образовывалось ~ 2 т отходов в год, за 15 лет общий объем удаленных отходов составил ~ 30 т. До 1995 г. отходы в специальных контейнерах – “ведрах” шлюзовали и отстреливали за борт (это было прекращено в целях сокращения мусора, опасного для космических объектов, в том числе для “Мира”), а в дальнейшем увозили только пустыми “грузовиками” и “шаттлами”. Вокруг станции образовалась загрязненная внешняя атмосфера (из продуктов работы двигателей, КРТ, микрочастиц краски и др. покрытий с внешних поверхностей, предметов и отходов в результате работы космонавтов в открытом космосе), простиравшаяся на десятки метров и мешавшая проведению исследований с применением бортовой оптической аппаратуры и т.п. На обеспечение существования станции и поддержание жизнедеятельности людей на нее ежегодно доставлялось свыше 10 т топлива, воды, газов, продуктов питания, оборудования, расходных материалов и т.п., что за 15 лет составило ~ 150-200 т, т.е. через нее прошла “расходная” масса больше, чем полная масса самой станции в конце ее полета. Кроме того, благополучно перемещено по траектории “Земля – Космос – Земля” ~ 8 т “живого вещества”, - такова общая масса всех людей (~ 70 кг х 115), побывавших “на Мире”. На станции была достигнута частичная замкнутость экосистемы по воде и газам, которые извлекались из продуктов жизнедеятельности и использовались повторно, что позволило сэкономить ~ 10 т воды. Все ПК “Союз” (~ 6 т каждый) возвращались на Землю, при этом только их спускаемые аппараты (СА), ~ 2,5 т каждый, с небольшим грузом (~ по 50 кг) и с экипажами благополучно приземлились; топливо и др. отсеки сгорели в атмосфере, оставив шлейфы загрязнений. Все ГК “Прогресс” (~ 5-6 т каждый) на 80-90 % (+ топливо) сгорели в атмосфере (в том числе с отходами с борта “Мира”), большинство несгоревших фрагментов упали в океан. “Прогрессами” возвращены на сушу несколько капсул с ПГ. После возвращения все СА и капсулы стали отходами (за исключением незначительной массы оборудования, использованного повторно). Таким образом, все 100 ПК и ГК дали еще ~ 600 т (6 х 100) отходов (из них: ~ 440 т сгорело в атмосфере; ~ 100 т в виде СА и капсул вернулись на сушу; ~ 60 т упали в океан. При ликвидации станции “Мир” сжиганием в атмосфере и затоплением ее остатков в Мировом океане 23 марта 2001 г. в атмосфере Земли сгорело и рассеялось (в виде шлейфа загрязнений в сотни км) ~ 115 т массы, а остальные ~ 25 т роем из ~ 1500 раскаленных обломков упали в южной части Тихого океана восточнее Новой Зеландии в полосе длиной около 3000-6000 км и шириной ~ 200 км. В этот раз обошлось без жертв и разрушений на Земле. Однако реальный риск был, о чем свидетельствовала напряженность накануне и в процессе реализации проекта ликвидации станции, - не только в России, но и еще в 80 странах, над которыми проходила траектория полета “Мира” (в диапазоне широт от 52 град. с.ш. до 52 град. ю.ш.), а также факт страхования Росавиакосмосом рисков возможного ущерба на сумму в $ 200 млн. (за несколько суток до события Россией был оплачен страховой взнос в $ 1,2 млн.) [10-12]. Проект ликвидации станции “Мир” не представлялся Росавиакосмосом на обязательную государственную экологическую экспертизу, реализован с грубыми нарушениями экологического законодательства, чем создан вредный и опасный прецедент. Затраты СССР и России на станцию “Мир” составили ~ $ 4 млрд. (официальные данные, скорее всего заниженные в 2-3 раза). Стоимость 1 кг полезного груза (самой станции и др. грузов) составила ~ $ 10000. При этом 1 год жизни 1 человека в космосе вне Земли обошелся > $ 130 млн. (~ $ 400 тыс. / сутки), что очень дорого, - в тысячи раз (!) дороже, чем на Земле. Т.е. массовое расселение и жизнь вне Земли при существующей технике невозможны. Выводы: Выполненный анализ позволил сделать предварительную оценку экологических аспектов станции “Мир” на полном цикле существования, содержит новую информацию о свойствах РКТ, воздействиях на людей и природу, ее “метаболизме”, что дополняет другие аспекты ее новейшей истории, позволяет лучше оценить технику и скорректировать ее развитие. Следует продолжить исследования для получения более точных и полных данных. Станция “Мир” была создана в “доэкологическую” эпоху, эксплуатировалась в процессе возникновения экологических норм и ликвидирована с грубыми нарушениями экологического законодательства, что свидетельствует о большом разрыве между правовыми нормами и реальной ракетно-космической деятельностью, ее экологическом отставании от других (“земных”) сфер деятельности, а также колоссальных резервах экологизации РКТ. Опыт исследования экологической истории станции “Мир” и этот методический подход могут быть применены для анализа других объектов техники, в 1-ю очередь пилотируемых космических объектов (новой Международной космической станции и т.д.), в том числе для экологической реконструкции, сравнительного анализа, а также для экологизации ракетно-космической, авиационной и другой техники и деятельности.
Литература и источники
__________________________________________________
(С) Кричевский С.В., 2001. Публикация: Кричевский С.В. Экологическая история космической станции “Мир”: краткий анализ // Институт истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова. Годичная научная конференция, 2001. Отв. Ред. В.М. Орел. – М.: ИИЕТ РАН, 2001. С. 428-432. |