Экология космоса

Гигирева  М.Н., Михайлова И.М.

Экология  космоса

    Все объекты Солнечной системы можно  разделить на четыре группы: Солнце, большие планеты, спутники планет и  малые тела. Солнце - динамический центр  системы. Его гравитационное влияние  является доминирующим в Солнечной  системе за исключением малых  областей в окрестности других объектов. Большие планеты - визитная карточка Солнечной системы. Пять ближайших  к Земле больших планет были известны с ранней истории человечества. Это - Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. История открытия трех других больших  планет показывает, как менялось отношение  астрономов к вопросу о размерах и населении Солнечной системы.

    Человечеству  всегда было присуще стремление дать объяснение различным отклонениям  погоды от “нормы”, а попросту говоря, от неких средних погодных условий, наблюдаемых на протяжении весьма ограниченного  в историческом масштабе отрезка  времени. Естественно, что для подобных объяснений привлекались и привлекаются некоторые новые виды человеческой деятельности, масштабно и зримо  входящие в нашу жизнь.

    В наши дни в толпе людей, спешащих по своим делам под очередным  дождем, нет-нет, да и можно услышать сказанное, скорее, в шутку, чем всерьез: "Опять спутник, наверное, запустили - погоду испортили". В этой связи  сразу же следует сказать, что  искусственные спутники Земли никакого влияния на погоду не оказывают. И  если уж обсуждать космические полеты в связи с погодой, то, прежде всего, следует говорить о той ценнейшей  метеорологической информации, которую  получают с помощью спутников  и при работе космонавтов на борту  орбитальных станций. Для нас  стали привычными космические снимки облачного покрова, показываемые по Центральному телевидению в связи  с очередным прогнозом погоды. Не вызывает удивления прямое обращение  из телевизионной студии к космонавтам, работающим на борту орбитальной  станции, с вопросом о вероятности  солнечной погоды в ближайшие  выходные дни.

    Надо  сказать, что антропогенные воздействия, связанные с влиянием деятельности человека на погоду, климат и в более  широкой постановке на окружающую природную  среду, в ряде случаев становятся сейчас сопоставимыми с планетарными масштабами естественных природных  процессов. Идет постепенное загрязнение  Мирового океана, нарушается естественный влагооборот, происходят, хотя пока и  незначительные, изменения в составе  атмосферы и т. п.

    Все это дает основание говорить о  том, что космическое пространство постепенно станет своеобразной: частью среды обитания и деятельности человека, произойдет расширение содержания понятия “окружающая природная среда” с включением в это понятие околоземного космического пространства. Таким образом, уже сейчас идет процесс экологизации космоса, под которым понимается “расширение сферы обитания человека, его взаимодействия с природой до космических масштабов, выход сферы взаимодействия общества и природы за пределы планеты, процесс освоения, “социализации” Вселенной”. С другой стороны, сама космическая техника способна также вызывать определенные возмущения в окружающей космической среде. Это происходит за счет поступления продуктов сгорания ракетного топлива в атмосферу при запусках космических аппаратов, за счет выбросов различных газообразных, жидких и твердых веществ с космических аппаратов при их функционировании на орбитах и при перемещении в космическом пространстве и т. д. Однако, имеющиеся данные показывают, что в настоящее время суммарное воздействие на атмосферу, связанное с космической деятельностью человека, значительно меньше влияния, обусловленного его хозяйственной деятельностью на Земле.

    Жизнь человека на Земле напрямую зависит  от состояния окружающей среды, то есть околоземного пространства или Космоса. Поэтому необходимо рассматривать  «проблемы» космоса и найти способы  их решения. 

    С целью изучения проблемы антропогенных  воздействий на околоземное космическое  пространство, связанных с деятельностью  человека, как на Земле, так и в  космосе, в 1976 г. по решению КОСПАР (Комитет  по космическим исследованиям при  Международном совете научных союзов) была создана комиссия по рассмотрению подобных возможных вредных воздействий  на космическую среду. На конференции  КОСПАР в 1979 г. этой комиссией были сообщены основные направления проводимых исследований, а в 1982 г. опубликованы некоторые  предварительные результаты исследований по проблеме антропогенных воздействий  на околоземное космическое пространство¹.

    На  заре космической эры, в 60-х годах, состоялось несколько научных симпозиумов, участники которых пытались определить перспективы развития космонавтики. Специалисты разных областей, расходясь  в деталях воззрений на конкретные пути развития исследований и освоения космического пространства, были единодушны в том, что в условиях мирного  развития цивилизации освоение космоса  открывает  принципиально новые  возможности для повышения научно-технического потенциала человечества. В 70-х годах  были выдвинуты некоторые принципиально  новые идеи и получены новые экспериментальные  данные, определившие пути дальнейшего  освоения космического пространства. Основной тенденцией в освоении околоземного космического пространства, отчетливо  проявившейся в 70-е годы, стало решение  широкого круга прикладных задач  с помощью самой разнообразной космической техники². В связи с созданием долговременных модульных орбитальных станций нового поколения и необходимостью сооружения других крупногабаритных космических конструкций (например, многоцелевых космических платформ, орбитальных радиоастрономических комплексов и т. д.) все большую актуальность приобретает проведение в космосе строительно-монтажных работ.

    Перспективным представляется использование (например, в космическом  строительстве) материалов внеземного происхождения. На определенном этапе это может оказаться  экономически более выгодным по сравнению  с доставкой материалов с Земли. В качестве сырья для производства космических строительных материалов рассматриваются минеральные ресурсы  Луны и некоторых астероидов. В  этой связи уже ведется реальная проработка различных проектов лунных поселений, на базе которых в перспективе  могут быть созданы горнодобывающие  комплексы и перерабатывающие предприятия.

    Для энергообеспечения лунных поселений  предполагается использовать ядерный  реактор, планируется создание замкнутых  систем жизнеобеспечения, прозрачных куполов для выращивания сельскохозяйственных культур и т. д. Безусловно, промышленное освоение Луны сопряжено с необходимостью решения многих сложнейших технических  задач и будет осуществляться поэтапно в течение десятков лет. Надо сказать, что прогнозирование  путей развития космонавтики в условиях ее стремительного прогресса, постоянного  появления новой научно-технической  информации, новых идей, проектов и  разработок, конечно, является чрезвычайно  сложным делом. На наших глазах в  течение нескольких последних лет  многие крупные космические проекты  подвергались кардинальной переоценке.

    Но  вне зависимости от конкретных путей  дальнейшего развития космонавтики расширение масштабов хозяйственной  деятельности человека в космосе  в будущем может потребовать  решения проблем экологии околоземного космического пространства, являющихся до известной степени характерными и земной экологии: проблемы воздействий  космических транспортных средств  на околоземное космическое пространство и проблемы его загрязнения выбросами  газообразных, жидких и твердых отходов  из космических производственных комплексов.

    Конечно, обострения этих проблем можно ожидать, по-видимому, лишь в следующем столетии, однако очень важно уже сейчас глубоко и тщательно изучать  все виды антропогенных воздействий  на космическую среду, анализировать  экологические перспективы деятельности в космосе, поскольку пренебрежение  требованиями экологии и охраны окружающей среды может, в конечном счете, свести на нет плоды технического прогресса.

    Говоря  о проблемах, связанных с загрязнением космического пространства, нельзя не упомянуть о выдвигаемых проектах отправки в космос высокотоксичных и радиоактивных отходов наземных промышленных предприятий. Хотя, казалось бы, удаление таких отходов в космос более благоприятно для биосферы Земли, нежели их захоронение в шахтах или в глубинах океана (при условии, конечно, гарантии абсолютной безопасности и надежности самой операции отправки отходов с Земли), однако такие проекты требуют тщательного экологического обследования.

    Околоземное пространство в целом представляет собой весьма динамичную и нестабильную систему, которая под влиянием внешних  воздействии может переходить в  неустойчивое состояние.

    С космосом у нас привычно ассоциируется  понятие “безбрежный”, однако в  известном смысле теснота в космосе  уже действительно начинает ощущаться, и здесь вновь невольно напрашивается  аналогия с земными экологическими проблемами. Подобно тому как при  малом количестве автомобилей несколько  десятков лет назад не стоял остро  вопрос о загрязнении воздуха  их выхлопными газами и очень незначительной была опасность столкновений автомобилей  друг с другом, так и относительно малое до настоящего времени число  запусков космических аппаратов  не вызывает пока серьезных опасений по поводу космических “дорожно-транспортных происшествий”.

    Однако  в будущем — при строительстве  и эксплуатации околоземных производственных комплексов, при промышленном освоении Луны — ситуация может сильно измениться.

    Потребуется организация широкомасштабных грузовых перевозок на трассе “Земля-космос”, на орбитах появятся крупногабаритные объекты, заметно возрастет число  искусственных объектов в околоземном  космическом пространстве. Поэтому  и основы рационального решения  будущих космических транспортных проблем, включая их экологический  аспект, должны закладываться уже  сейчас.

    Современные мощные ракеты-носители при выведении  на орбиту полезной нагрузки массой в  несколько десятков тонн расходуют  топлива в 20-30 раз больше массы  полезного груза. Например, стартовая  масса американской ракеты “Сатурн-5”  составляла 2900 т, тогда как ее полезный груз — около 100 т. В результате при  каждом пуске мощной ракеты выбрасывались  в атмосферу сотни тонн продуктов  горения³.

    За  счет сжигания топлива разных видов  на Земле в атмосферу сейчас ежегодно поступает более 20 млрд. т углекислого  газа и свыше 700 млн. т других газообразных соединений и твердых частиц, в  том числе около 150 млн. т сернистого газа. Последний, соединяясь с атмосферной  влагой, образует серную кислоту, что  может приводить к выпадению  так называемых кислотных дождей, отрицательно влияющих на растительный и животный мир.

    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  токсичных различных 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.

    Ионосферу “загрязняют” не только запуски ракет-носителей. При полетах больших космических  аппаратов, например орбитальных станций, в результате микротечений и газоотделения  материалов, а также работы различных  бортовых систем образуется уже упоминавшаяся  собственная атмосфера космических  аппаратов, параметры которой могут  существенно отличаться от характеристик  окружающей среды. По измерениям параметров среды возле станции “Скайлэб”  и МТКК было зарегистрировано увеличение давления возле этих космических  аппаратов на 3 — 4 порядка по сравнению  с давлением в окружающей атмосфере. Были отмечены также заметные изменения  в нейтральном и ионном составе, обусловленные газовыделением материалов станции, в электромагнитных излучениях, потоках заряженных частиц.

    Если  бы во времена М. Фарадея, заложившего  в середине прошлого века основы учения об электромагнетизме, какая-то цивилизация  проводила поиски братьев по разуму, прослушивая электромагнитный эфир, то можно быть уверенными, что в  районе Солнечной системы она  никаких признаков земной цивилизации  не обнаружила бы. Однако в наши дни  при таком поиске должно быть зарегистрировано в Солнечной системе “пятно”  радиоизлучения, имеющее явно искусственную  природу. Искусственное происхождение  излучения подтвердилось бы и  зависимостями излучений от времени  и их спектральными характеристиками. Это искусственное “радиопятно”, так контрастно выделяющееся на фоне радиоизлучения других небесных тел, —  наша планета. Естественное радиоизлучение в окрестности Земли складывается из различных источников: атмосферных  электрических помех, теплового  радио излучения Земли, космического радиоизлучения, радиоизлучения Солнца и планет. Именно эти источники  определяли характеристики электромагнитного  эфира во времена М. Фарадея. Однако в настоящее время земная цивилизация обеспечивает значительную долю радиоизлучений в околоземном пространстве.