Антропогенные воздействия на озонный слой

Вступление

При желании, в Интернете можно найти огромное множество различных сайтов, посвященных космической деятельности и ее влиянию на экологию Земли, на различных форумах идет активное обсуждение достижений в данной области, идет сравнительный анализ развития космической промышленности разных стран, поиск положительных и отрицательных сторон ракетно-космической деятельности. Даже в новой для человека среде – Космосе – уже возникла извечная проблема засорения окружающей среды, в нашем случае - космической. Хотя, следует заметить, что уже при зарождении основ теоретической космонавтики важную роль играли экологические аспекты, и, прежде всего в работах К.Э. Циолковского. По его мнению, выход человека в космос представляет собой освоение совершенно новой экологической среды, отличной от земной.
Тесное взаимодействие биосферы Земли с космической средой дает основание утверждать, что происходящие во Вселенной процессы оказывают воздействие на нашу планету. Развивая космическую деятельность, необходимо произвести экологическую ориентацию космонавтики, так как отсутствие последней может привести к необратимым последствиям. Поэтому очень важно вести изучение последствий данного влияния с точки зрения экологии. Экологи выделяют 3 этапа, в процессе которых происходит наибольшее загрязнение окружающей природной среды: производство, испытание и эксплуатация ракетно-космической техники. На каждом этапе имеются 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, а также загрязнение продуктами выбросов ракетных двигателей во время их испытания (15 октября 2002 года ракета Союз-У, несущая спутник Европейского космического агентства Фотон-М1 производства ЦСКБ-Прогресс, взорвалась на стартовой площадке);
- риск возникновения аварийных ситуаций во время изготовления и хранения ракетного топлива (18 марта 1980 года 48 человек погибли во время заправки и подготовительных работ в результате взрыва ракеты «Восток-2М» вместе со спутником);
- локальное загрязнение атмосферы во время запуска ракет-носителей;
- негативное влияние на состояние озонового слоя Земли;
- отчуждение территорий и загрязнение плодородного слоя почвы в зонах падения частей ракет-носителей.
Экологические последствия перечисленных выше факторов воздействий ракетно-космической техники на загрязнение окружающей природной среды существенно зависят от конкретных условий. Другими словами, естественные физические факторы и природно-географические условия могут усиливать или ослаблять воздействие ракетно-космической техники.
К факторам ослабления или усиления 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, и т.д.);
- тип почвы в зоне расположения района эксплуатации изделия ракетно-космической техники (глинистая, песчаная, чернозем); - кислотность почвы;
- геоморфологическая характеристика местности (выпуклая плоскость или вогнутая вершина, пологий, покатый или крутой склон, лощина, котловина);
- гидрологические характеристики местности (наличие рек, водоемов).

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.

Космический мусор

Важным вопросом, является загрязнение космического пространства объектами, так называемого космического мусора. Космический мусор - все антропогенные объекты, которые находятся на околоземной орбите или возвращаются в атмосферу, включая фрагменты или части тех объектов, которые закончили свое активное существование. Космический мусор включает как мелкие предметы - болты, старые отвертки, пластиковые пакеты, сломанные ручки, - так и гораздо более крупные, - например, обломки выведенных из строя спутников, блоков, отделившихся от ракет. Некоторые фрагменты оказались в космосе в результате саморазрушения конструкций, другие «выбрасываются» самими космонавтами.
В 1957 г., когда запустили первый искусственный спутник Земли, ученые только приблизительно знали его орбиту. Группы наблюдателей выезжали на то место, где он предположительно должен быть виден. Каждому выделяли свой участок неба. И ждали, пока кто-нибудь увидит спутник. Так выясняли, по каким местам на небе и над какими районами на Земле он пролетал, и по этим данным определяли орбиту спутника с очень низкой, конечно, точностью. В последующие годы происходили запуски новых спутников, а к тем, которые уже перестали передавать сигналы на Землю, интерес терялся, и очень скоро никто не знал, по какой орбите они летают. Помимо спутников, в ближнем космосе оказывались и верхние ступени ракет-носителей, и их орбиты никто не изучал. В 1961 г. произошел первый взрыв ступени ракеты-носителя спутника США серии «Транзит», а в 1964 г. - первый целенаправленный взрыв (по команде с Земли) советского спутника «Космос-50». Начался рост числа «рукотворных», но уже никому не нужных предметов на околоземных орбитах. На первых порах эти события не волновали ни ученых, ни проектировщиков космической техники, ни общественность.
Всерьез о проблеме загрязнения космоса заговорили лишь в 80-е годы, так как сложившееся положение в околоземном пространстве начало представлять угрозу для окружающей среды, для пилотируемой космонавтики, для долговременных спутников и космических аппаратов, наконец, просто для населения Земли.

Падение космического мусора.

Новые технологии помогают нам спастись от несовершенств прошлого. То есть ученые, с помощью новых технологий и разработок, высчитывают орбиты старых, уже не действующих спутников и прочего космического мусора, что бы узнать примерное место падения на нашу планету тех или иных космических аппаратов.

Например:

В ближайшие сутки на Землю может упасть российский спутник связи «Молния-1-89», который находится на орбите с 1996 года.
За спутником ведётся постоянное наблюдение, и координаты точки приземления будут уточняться. Предполагаемое место падения – центральная часть Аравийского полуострова.
Сообщается, что падение ориентировочно произойдет 7 апреля плюс - минус двое суток.
Отметим, что вес «Молнии-1» составляет около 1,5 тонн.
Спутник связибыл запущен 16 августа 1996 года с космодрома Плесецк с помощью ракеты-носителя «Молния». Начиная с 2006 года на смену спутникам «Молния» пришли более совершенные аппараты «Меридиан».

Антропогенные воздействия на озонный слой

Человечество 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.
Причиной всех этих событий стала статья известных специалистов по аэрономии Ф. Роланда и М. Молина в журнале «Nature» («Природа»). В этой статье, названной «О возможных неблагоприятных последствиях, связанных с попаданием фторхлоруглеродов в атмосферу», авторы в результате модельных расчетов пришли к выводу, что накопление фреонов в атмосфере может привести к уменьшению стратосферного озона. Отмечалось, что это, в свою очередь, приведет к увеличению потока ультрафиолетового излучения Солнца у поверхности Земли и как следствие к возможному увеличению заболеваний людей раком кожи, гипертонией, неврозами.

Однако атака на фреоны натолкнулась на стойкую защиту фреонов. От «нападающих» потребовали более точных оценок, поскольку ряд косвенных фактов, связанных с существованием и вариациями хлорсодержащих соединений в атмосфере, не давал особых оснований бить тревогу. Более того, на озон могут оказывать воздействие и другие малые составляющие антропогенного происхождения — например, соединения азота, которые также эффективно взаимодействуют с молекулами озона.

Следует подчеркнуть, что проблема атмосферного озона достаточно сложна и носит комплексный характер. Дело в том, что озон есть лишь отдельное звено в сложной системе, которую представляет собой атмосфера. Достаточно сказать, что на содержание малых составляющих в стратосфере, которые могут вступать в реакции с молекулами озона, оказывает влияние до 85 различных реакций одновременно. Параметры ряда важных реакций этой сложной «фотохимической кухни» пока еще не определены.

В последние годы исследованиям озонного слоя уделяется весьма значительное внимание в связи с обнаружением и наблюдением в течение нескольких лет озонной дыры над Антарктидой. Не останавливаясь здесь подробно на этих исследованиях, отметим, что их результаты свидетельствуют о наличии целого ряда естественных процессов в атмосфере, приводящих к образованию озонных дыр.

Положительные стороны

Так же ученые пытаются решить проблему космического мусора, создать экологически чистое ракетно-космическое топливо, проводят всевозможные эксперименты и стремятся разрешить экологическую проблему использования ракетно-космической техники. Возьмем, к примеру, космодром «Плесецк»:

« Исследования влияния космодрома на природную среду были начаты в 1990 году, когда отрицательное отношение жителей Архангельской области к космодрому было доведено до критического значения. В ноябре этого года по требованию народных депутатов распоряжением Исполкома Архангельского областного Совета № 107р была создана комиссия под председательством архангельского ученого В.Цветкова, которая должна была изучить влияние космодрома "Плесецк" на биосферу и жителей области. Годом раньше, в 1989 году на космодроме в инициативном порядке была начата научно-исследовательская работа по установлению реальных масштабов воздействия пусков ракет на окружающую среду.

Четыре года работала на космодроме комиссия В. Цветкова. Сейчас о ней в Архангельске стараются не вспоминать, потому что комиссия убедительно доказала отсутствие какого-либо заметного отрицательно влияния космической деятельности на окружающую природную среду .

Одновременно с комиссией В.Цветкова в рамках государственной программы "Экос" комплексную оценку здоровья населения территорий, находящихся в зоне влияния космодрома, проводили ведущие специалисты по гигиене и профпатологии, терапевты и педиатры, кардиологи и невропатологи Москвы и Санкт-Петербурга с использованием самой современной диагностической аппаратуры, которая впервые была доставлена в архангельскую глубинку.

И все эти годы звучал один и тот же вывод: болезней и отклонений в состоянии здоровья, связанных с компонентами ракетного топлива, не выявлено! Тем не менее, врачи из архангельской Медакадемии провели "независимую" интерпретацию ранее собранных данных и сделали заключение, что в селах Долгощелье и Тарасово у населения есть отклонения в состоянии здоровья и связали это с влиянием космодрома.

Проверять надо еще и потому, что в целом, состояние здоровья населения Мезенского и Плесецкого районов, где якобы выявлены факты негативного влияния космической деятельности, в течение последних 20 лет отличается в лучшую сторону по сравнению со среднеобластными показателями. Кроме того, выводы о выявлении связи между состоянием здоровья населения и исчезающе малым влиянием пусков ракет на окружающую среду выглядят более, чем спорными, поскольку до настоящего времени архангельским медикам не удалось убедительно доказать связь между постоянным ухудшением здоровья населения и конкретными очень мощными промышленными источниками выброса в природную среду ядовитых веществ первого класса опасности на территориях первой экологической группы.

Нет доверия экологическим оппонентам космодрома еще и потому, что они довольно часто прибегают к распространению через средства массовой информации искаженных данных о воздействии пусков ракет на окружающую среду».

Из этого мы можем сделать вывод, что общественность сеет панику по поводу негативного влияния запусков ракетно-космической техники на природную среду Земли и здоровье граждан без веских на то оснований.

Еще одна положительная сторона технологического прогресса:

Швейцарские ученые разработали прототип спутника для уборки космического мусора с околоземной орбиты. Проект получил название «Clean Space One» («Космический уборщик – 1»), что полностью отображает суть разработки. Для выполнения своих задач спутник должен очень точно и быстро маневрировать на орбите, он должен быть оснащен манипуляторами для захвата космического мусора, и, конечно же, утилизировать захваченные обломки, сбрасывая их в атмосферу, где они бесследно сгорят еще в верхних слоях, не достигнув земной поверхности. Всего планируется сделать несколько подобных спутников, чтобы полностью вычистить орбиту от неуправляемых обломков космических аппаратов, которые представляют опасность для новых запущенных спутников.

Так же ученые изучают возможность появления угрозы для нашей планеты извне, т.е. из самого космоса.

Астрономы NASAобнаружили астероид, вероятность столкновения которого с Землей крайне высока: небесное тело под названием 2011 AG5может врезаться в нашу планету 5 февраля 2040, т.е. почти через 30 лет.
Ширина астероида - более 140 метров. Астрономы считают, что шансы небесного тела столкнуться с Землей составляет 1 к 625, хотя в дальнейшем эта информация может измениться.
Если AG5врежется в Землю, он уничтожит миллионы людей, однако глобальное уничтожение в этом случае вряд ли грозит человечеству. Для сравнения: размер астероида, который стал причиной гибели динозавров 65 млн лет назад, составлял около 14 км.
Что касается AG5, то ученые пока точно не вычислили его размеры, они могут провести более детальные вычисления в период между 2013 и 2016 гг., когда астероид приблизится к Земле на удобное для наблюдения расстояние.
В настоящее время эксперты заняты обработкой способов, как не допустить столкновения астероида с Землей. В числе обсуждаемых методов - использование космической ракеты, которая может зацепить и тянуть небесное тело за собой, на безопасную для планеты орбиту.
Кроме того, ракета может просто врезаться в астероид, что также приведет к изменению его орбиты. Вариант применения ядерного оружиятакже рассматривается, однако это может создать дополнительные проблемы - AG5 расколется на множество мелких осколков, превратившись в метеоритный дождь вблизи от Земли.

Вывод

Как мы видим, влияние ракетно-космической техники на атмосферу Земли является очень сложным и спорным вопросом. Учитывая то, что наибольшую антропогенную нагрузку получает приземная атмосфера, в первую очередь необходимо проводить мониторинг околоземного космического пространства, обеспечивать своевременный и достоверный контроль состояния окружающей среды с целью предупреждения вредного влияния на людей и природу, адекватного реагирования на опасные экологические ситуации. 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. Разработки ученых не стоят на месте, а космическое пространство безгранично для своего изучения и исследования. С развитием новых космических технологий необходимо уделять внимание не только разработкам новых РКТ, но и новым способам контроля экологического аспекта этого вида деятельности. Помимо этого, необходимо не только поддерживать, но и усиливать санитарно-гигиенический и эпидемиологический контроль в зонах запуска и падения ракет, а так же лечебно-профилактические мероприятия в отношении населения, проживающего и работающего в зонах риска.

Используемая литература:

· Статья про космодром «Плесецк» с сайта Wikipedia.org

· Сравнительная оценка степени влияния космической деятельности на природную среду Архангельской области (Сергеев С.А.)

· Научно-популярный журнал SCNC.RU

· Экологические проблемы космической деятельности: влияние ракетно-космической техники на окружающую природную среду

· Учебник «Физика и астрономия» для 9 класса (А.А. Пинский)

Поиск по сайту: