Вадим Романов - Мусор преграждает путь в космос

• Название: Мусор преграждает путь в космос
• Автор: Вадим Романов
• Жанр: Науки о космосе
• Год: 2012

Количество мусора — природного и техногенного, связанного с деятельностью человека, — на околоземных орбитах постоянно увеличивается. В перспективе орбитальный мусор угрожает самой возможности не только освоения Космоса человеком, но и выхода в околоземное космическое пространство (ОКП). Между тем, жизнь современного человека немыслима без спутников, навигационных систем и космических станций в ОКП. Невозможным будет информационная и хозяйственная жизнь цивилизации, её развитие и процветание, освоение ближнего и дальнего Космоса.

Неожиданным препятствием амбициозным планам человечества стала проблема мусорных объектов — в первую очередь вышедших из строя спутников, их разрушенных фрагментов и обломков космической орбитальной техники. Они в буквальном смысле закрывают дорогу в Космос, препятствуя выведению космической техники, блокируют и захламляют воздушные пути, через которые должны подниматься полезные грузы.

Пока надёжных работающих технологий избавления от мусорных орбитальных объектов нет. Появятся ли они в будущем и какими видятся разработчикам ракетно-космической техники? Эти вопросы и многие другие вопросы правильного определения и принадлежности объектов в околоземном космическом пространстве к категориям отходов, отбросов или мусора обсуждаются в этой книге.

Книга написана простым доходчивым языком и рассчитана на читателя, интересующегося современным состоянием космонавтики, её проблемами и перспективами развития. Большое количество иллюстраций помогает понять изложенный материал. Для студентов, научных сотрудников, учащихся и просто любознательных людей.

---

Опасные летательные аппараты из ОКИ следует по возможности быстро демонтировать или убирать за его пределы. Идея космической изоляции РАО возникла давно [21]. Ещё в 1959 г. этот способ предлагал в нашей стране академик И. Л. Капица, а в 1972 г. в США — Д. Шлесинджер.

На Европейской конференции по ядерной энергетике в 1975 г. в Париже обсуждалось несколько общих концепций окончательного захоронения или удаления высокоактивных и альфа-излучающих радиоактивных отходов (РАО). На первое место в возможном перечне мер была поставлена концепция удаления РАО в Космос. Всё же подчеркивалось, что в нашем столетии они в основном будут захораниваться на Земле.

Уже через несколько лет НАСА и Министерство энергетики США стали разрабатывать способы удаления РАО в Космос с использованием многоразовой космической системы Спейс Шаттл. В нашей стране подобный способ начали разрабатывать в 1987 г. в ЦНИИ машиностроения.

Эти вопросы активно обсуждались на конференции [22], в которой участвовали учёные и специалисты по космической технике, ядерной энергетике России и ряда зарубежных стран. На конференции обсуждались доклады, посвященные разным аспектам космической изоляции РАО, но основной упор был сделан на технические вопросы вывода РАО в Космос.

При решении этой проблемы было решено руководствоваться следующими постулатами:

— биосфера не может ассимилировать все РАО, производимые человечеством;

— наша планета ограничена;

— Космос безграничен и его невозможно замусорить конечным количеством РАО;

— Космос агрессивен для живой материи;

— Земля ограждена от космоса атмосферой, так что из нашего «дома» мы можем выкинуть всё, что хранить в нём невозможно.

На конференции обсуждалось несколько вариантов космического удаления РАО:

— удаление на Юпитер,

— вывод за пределы Солнечной системы,

— удаление на Солнце (в том числе полеты с гравитационным маневром около Юпитера).

Заметим, что все эти варианты из-за неприемлемых в настоящее время энергетических затрат, которые требуются для разгона до необходимой скорости, возможно, будут применены лишь в отдалённой перспективе. А сейчас самый реальный вариант — это удаление РАО на гелиоцентрическую орбиту (на расстояние от Земли в 1,2 а. е., между орбитами Земли и Марса). Для этого предполагается создать сборочно-эксплуатационный центр на околоземной орбите. В этом центре орбитальные отходы будут демонтироваться и подготавливаться к транспортировке. Возможные варианты избавления от радиоактивных орбитальных отходов приводятся на схемах рисунка 3.2.

Большое внимание на конференции привлекли вопросы надёжности и безопасности удаления РАО в Космос. Выступающие доказывали, что современное развитие космической техники обеспечивает приемлемый уровень риска — в основном за счёт высокой надежности капсулы и контейнера с РАО. Выступавшие согласились, что космическая изоляция РАО — это не альтернативный способ, а дополняющий захоронение в геологических формациях. Удалять необходимо лишь самые опасные и долгоживущие изотопы (с периодом полураспада в тысячи и миллионы лет): нептуний, америций, кюрий, цирконий, технеций и иод. Эти изотопы составляют меньше 1 % от всей массы высокоактивных РАО, полученных в результате деятельности атомных электростанций.

Конференция постановила, что космическую изоляцию РАО необходимо проводить в международных рамках. Россия даёт около 10 % всех полученных в мире долгоживущих и особо опасных РАО, поэтому и финансирование проекта должно быть пропорциональным. Понятно, что одно государство не в состоянии финансировать весь комплекс мероприятий по удалению РАО в Космос. И наконец, космодром для проведения таких работ целесообразнее размещать не на территории России, а как можно ближе к экватору (в связи с энергетическими выгодами вывода на орбиту), например, на островах Гильберта, в Австралии или на плавучей платформе в приэкваториальных водах.

Напомним, что космическая изоляция РАО в России в настоящее время запрещена. Пунктом 3 статьи 50 Закона РСФСР «Об охране окружающей природной среды» от 19 декабря 1991 г. прямо запрещена отправка радиоактивных отходов и материалов в космическое пространство в целях захоронения. Только международный договор может устранить это законодательное препятствие, потому что, согласно ст. 93 упомянутого Закона РСФСР, при несовпадении положений законодательства Российской Федерации и международного договора применяются положения международного договора.

Однако, думая о ближайшей перспективе удаления радиоактивных отходов в ОКП и в Космос, нельзя не предвидеть, что со временем они могут стать реальной угрозой для космонавтов и космических аппаратов. Необходимо выяснить, какие могут быть последствия от контакта РАО с находящейся в околоземном пространстве плазмой, а также проанализировать, останутся ли удалённые в Космос РАО локализованными или они будут распространяться дальше. Есть и другие вопросы: не слишком ли опасен процесс вывода РАО с поверхности Земли и не окажут ли отходы вредное воздействие на околоземное пространство, планеты и Солнце. Наконец, в состоянии ли потоки солнечного ветра вынести на периферию Солнечной системы распыленные РАО.

В заключение подчеркнём, что идея удаления РАО в космическое пространство вне всяких сомнений имеет право на жизнь. Но её реализация возможна только на международном уровне и требует прежде всего решения правовых проблем.

Специалисты призывают хотя бы не мусорить больше. А отправляемые в Космос аппараты снабжать особыми двигателями-терминаторами, которые бы переводили отработавшие спутники на низкие орбиты, чтобы они там сгорали.

Интересно довольно необычное, если не сказать фантастическое, возможное использование орбитальных экскретов в военных целях. Орбитальные отходы, пока теоретически, но вскоре и на практике, могут быть превращены в оружие. Причём оружие — «абсолютное», против которого на современном этапе развития технологий нет средств противодействия [23]. Анализ траекторий космических объектов при их входе в плотные слои атмосферы показал, что с теоретической точки зрения, любую из траекторий спуска можно изменить, направив при этом обломки в нужном направлении. Для учёных и исследователей это возможность очистить орбиту от орбитального и космического мусора, мешающего запуску новых летательных объектов и угрожающего функционированию старых.

Военные же увидели в этой возможности оружейный потенциал. Орбиту любого из отработанных обломков или спутников (лучше с РАО) можно изменить, например, использовав небольшой ракетный двигатель, и направить их можно куда угодно. Таким образом после небольшой доработки орбитальные экскреты могут стать орбитальной бомбой, находящейся в постоянной боевой готовности.

В случае войны такое оружие позволило бы ликвидировать любые наземные объекты. Ведь обломки или другой орбитальный хлам, используемый в качестве оружия, при входе в атмосферу двигаются с такой скоростью и с таким малым временем подлёта, что их невозможно сбить средствами ПВО.

Отметим, что на сегодняшний день не существует технологий, позволяющих по сигналу с Земли изменять траектории объектов орбитальных отходов, направляя их в нужное место. Однако, специалисты Космического агентства NASA заявляют, что до их появления остаётся пара тройка лет [33].

При этом следует иметь в виду, что спутники с РАО, выведенные за пределы геостационарных орбит, а также сниженные до атмосферного слоя Земли (ниже 200 км) из отходов переходят в экскретную категорию мусора со всеми вытекающими из этого факта последствиями.

4. Орбитальный техногенный мусор

Проблема засорения околоземного космического пространства техногенным орбитальным мусором как чисто теоретическая возникла по существу сразу после запусков первых искусственных спутников Земли в конце пятидесятых годов прошлого века. Официальный статус на международном уровне она получила после доклада Генерального секретаря ООН под названием «Воздействие космической деятельности на окружающую среду» 10 декабря 1993 г. [24]. В докладе особо отмечено, что проблема имеет международный, глобальный характер: нет засорения национального околоземного космического пространства, есть засорение космического пространства Земли, одинаково негативно влияющее на все страны, прямо или косвенно участвующие в его освоении.

Орбитальный техногенный мусор, определяется как не утилизируемые обломки летательных аппаратов ракетно-космической техники, а также вспомогательных приборов или механизмов, их разрушенные детали и фрагменты, находящиеся в ОКП и на входе в плотные слои атмосферы. Он является наряду с орбитальным космическим мусором составной частью обширного класса экскретов «Орбитального мусора» (см. схему раздела 2.).