Ближний космос и экология

Стихийное, неуправляемой развитие научно-технической и хозяйственной деятельности общества, особенно активна в последние годы, стало существенно нарушать природные механизмы компенсации и саморегуляции не только на Земле, но и в околоземном космическом пространстве.

«Надо мною небо – синий шелк» — писал поэт. За шелком неба, начиная с высоты 50 – 60 км, простирается гигантская плазменная оболочка планеты, слой ионизованного газа толщиной несколько тысяч километров – ионосфера. С нейтральным газом здесь смещены положительные ионы и свободные электроны, возникающие в результате ионизации – разрушения молекул воздуха под действием космических лучей, ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца.

В ионосфере расположен озоновый слой Земли. Его не зря называют «щитом Земли»: несмотря на небольшую толщину, он играет важную роль в защите живых организмов от ультрафиолетового излучения Солнца, которое способно повреждать биологические молекулы, в том числе ДНК, вызывает рак кожи и заболевания глаз. Сокращение количества озона на 15% приводит к потерям в сельском хозяйстве всего мира на миллиарды долларов в год. Появление «озонной дыры» над Антарктидой, судя по всему, — процесс естественный и локальный и поэтому ощутимых последствий пока не имеющий.

Озон химически активен. Он образуется в результате присоединения к молекуле кислорода еще одного атома, возникающего при распаде кислорода воздуха под действием коротковолнового солнечного излучения. Возникший озон разрушается, реагирует с оксидом азота естественного атмосферного происхождения. При этом образуется двуокись азота и кислород.

В присутствии кислорода двуокись азота снова превращается в оксид.

Таким образом, в этих реакциях оксид азота ведет себя, как катализатор, он не исчезает в реакциях, приводящих к уничтожению озона, и препятствует его накоплению. Для поддержания естественного равновесия достаточно, чтобы концентрация оксида азота составляла всего 0,1% концентрации озона.

Но оксид азота интенсивно образуется в области высокочастотного разряда, и заманчивый на первый взгляд проект создания плазменных зеркал оказывается экологически опасным и чреватым катастрофической деградацией озонного слоя.

Этой же опасностью грозит и еще один вариант применения сфокусированных пучков излучения: прямая передача энергии с Земли на борт космического аппарата или наоборот — с орбитальной солнечной электростанции на Землю. Выгоды он сулит немалые: появится возможность использовать уникальные условия космоса — невесомость и вакуум для производства сверхчистых материалов и биологических препаратов и получения энергии. Но что станет с озонным слоем и ионосферой при его реализации? И не лучше ли будет энергию, полученную в космосе, там же в космосе и использовать, не подвергая опасности «озонный щит»? Все это, естественно, требует тщательного анализа и элементарной проверки, без чего приступать к осуществлению подобных проектов было бы опрометчиво.

Обратимся снова к естественной невозмущенной ионосфере. Разумеется, мы благодарны ей за возможность дальней радиосвязи, но главное ее значение для нас, землян, в другом. Возникнув под действием ионизирующих излучений на верхнюю атмосферу, она сама же и задерживает большую их часть. Сезонные и суточные изменения параметров ионосферы — процессы естественные и ее защитных свойств не нарушают.

Как уже отмечалось выше, на ионосферу может быть оказано и внешнее воздействие. Понижение концентрации электронов ионосферы было выявлено по нарушению коротковолновой радиосвязи при запусках спутников еще в 1973 г. Исследования показали, что свободные электроны реагируют с парами воды, углекислым газом и другими продуктами сгорания ракетного топлива. Их концентрация падает, и отражательная способность ионосферы снижается. Возмущенная область на время становится радиопрозрачной — возникает «ионосферная дыра». Чем больше выброшенных газов, тем больше ее размеры. Реагирует с газами ракетного выброса и озон, но кратковременно. Поэтому если в озонном слое и образуется дыра, то она довольно быстро растягивается.

А могут ли запуски больших ракет влиять на погоду, ведь и в приземном слое атмосфера взаимодействует с продуктами сгорания и вслед за запусками отмечается смена погоды? Однозначного ответа пока нет, но предполагается, что запуски крупных ракет стимулируют рост циклической активности: атмосферное давление в приземном слое падает, усиливаются осадки, возникают сильные ветры.

Если раны, нанесенные атмосфере и ионосфере, рано или поздно так или иначе залечиваются, то загрязнение околоземного пространства обломками космических аппаратов может перерасти в серьезную проблему. Космическое пространство и раньше не было абсолютно пустым и чистым. Его заполняют материальные тела различных размеров и мельчайшая космическая пыль, а между орбитами Марса и Юпитера вращается множество малых планет — астероидов. Так как орбиты космических аппаратов (а их вращалось вокруг Земли около 7000 к 1989 г.) занимают меньший объем пространства, чем орбиты астероидов, вероятность образования и дробления обломков космических аппаратов гораздо больше, чем в поясе астероидов.

Средний срок службы спутника — около 10 лет. Единственную опасность для него пока представляют метеориты. И хотя она, судя по опыту, накопленному космонавтикой, очень мала (все спутники имеют метеорную защиту), в скором будущем космические аппараты придется защищать уже от наиболее опасных обломков искусственного происхождения.

Есть и еще повод для беспокойства. На некоторых космических аппаратах стоят ядерные силовые установки. При их падении предусматривается отделение блока, содержащего обогащенный уран, и выведение его на удаленную орбиту, но бывали случаи отказов и загрязненные обломки выпадали на Землю.

Ясно, что с «космическим мусором» нужно что-то делать. Для начала, возможно, следует сократить запуск спутников, одновременно их срок службы, использовать возвращаемые элементы ракетоносителей и корабли типа «Шатл». Наиболее эффективной была радикальная уборка мусора в космосе, освобождающая околоземное пространство от мертвых аппаратов и их частей, так как даже при полном прекращении запусков число обломков все равно будет увеличиваться.

Источник: http://otherreferats.allbest.ru