Экологические проблемы ракетно-космической деятельности: влияние ракетного топлива на состояние окружающей среды в районах падения отработавших ступеней | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 18 июля, печатный экземпляр отправим 22 июля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Экология

Опубликовано в Молодой учёный №23 (313) июнь 2020 г.

Дата публикации: 06.06.2020

Статья просмотрена: 6 раз

Библиографическое описание:

Осико, С. М. Экологические проблемы ракетно-космической деятельности: влияние ракетного топлива на состояние окружающей среды в районах падения отработавших ступеней / С. М. Осико. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 23 (313). — С. 482-485. — URL: https://moluch.ru/archive/313/71318/ (дата обращения: 09.07.2020).



В представленной статье приведены аспекты загрязнения окружающей среды ракетным топливом, произведен анализ статистики орбитальных запусков 2019 г., на основании которого сделан вывод о наиболее часто эксплуатируемых ракетах-носителях и используемых топливных смесях. В том числе приведены результаты исследований районов падения отделяемых частей ракет-носителей, предложены оптимальные пути решения проблемы загрязнения территорий ракетным топливом.

Ключевые слова: ракетно-космическая деятельность, районы падения, отделяющиеся части ракет-носителей, токсичность, ракетные топлива, экология.

Введение. Внастоящее время, когда полеты в космос уже не предмет сугубо научно-фантастических рассказов, а наша реальность, когда сотни искусственных спутников научно-исследовательского и прикладного характера бороздят околоземные орбиты, освоение космического пространства развивается стремительными темпами. Запуски ракет стали делом обыденным. Космическая эра, начавшаяся 4 октября 1957 г. с запуска первого искусственного спутника Земли — Спутника-1, пророчила множество новых открытий. Однако каждая победа — как и «великая победа разума и труда» — имеет свою цену: ракетно-космическая деятельность (далее — РКД) повлекла за собой политические, социальные и экологические проблемы.

В рамках данной работы будут рассмотрены причины и последствия негативного экологического воздействия РКД. Можно выделить следующие аспекты загрязнения окружающей среды ракетным топливом:

1) загрязнение атмосферы Земли продуктами сгорания ракетных топлив;

2) загрязнение природных водоемов и территорий отходами РКД;

3) загрязнение природных водоемов и территорий в результате разлива ракетного топлива;

4) нарушение озонового слоя Земли.

Токсичность ракетных топлив, использующихся вракетостроении на сегодняшний день. Ракетные топлива — это вещества или смеси веществ, используемые в двигателях ракет для получения реактивной тяги и ускорения ракеты. Разные конструкционные особенности определяются различными видами топлива: химического (жидкого или твердого), физического, ядерного, электрореактивного. Согласно списку космических запусков за 2019 год, чаще всего эксплуатировались следующие ракеты-носители:

Таблица 1

Статистика орбитальных запусков 2019-го года (Gunter's Space Page) [1]

Семейство ракет-носителей

Вид топлива

Количество запусков

Процент от общего числа запусков

CZ- (CZ-2,3,4; КНР)

НДМГ[1] + АТ[2]

21

20 %

Р-7 (Россия)

керосин + жидкий кислород

18

17 %

Falcon (Falcon 9; США)

керосин + жидкий кислород

13

13 %

Электрон (Новая Зеландия)

керосин + жидкий кислород

6

6 %

Протон (Россия)

НДМГ + АТ

5

5 %

PSLV/GSLV (Индия)

HTPB[3]

НДМГ + АТ

ММГ[4] + MON[5]

жидкий кислород + жидкий водород

5

5 %

Kuaizhou (КНР)

твердое топливо (предположительно, на основе перхлоратов)

5

5 %

Анализ статистических данных позволяет оценить, какие виды ракетного топлива находили набольшее применение в период 2019-го года, а характеристики используемых компонентов ракетного топлива (далее — КРТ) позволяют сделать вывод об их преобладающе высокой токсичности.

Таблица 2

Сравнение токсичности наиболее часто используемых видов ракетного топлива

КРТ

Тип топлива

Токсичность

НДМГ

химическое, жидкое

высокотоксичен

НТРВ

химическое, жидкое

высокотоксичен

ММГ

химическое, жидкое

высокотоксичен

MON

химическое, жидкое

высокотоксичен

керосин

химическое, жидкое

умеренно токсичен

жидкий водород

химическое, жидкое

не токсичен

перхлораты

химическое, твердое

в целом, малотоксичны

АТ

окислитель

высокотоксичен

жидкий кислород

окислитель

не токсичен

Наиболее экологичным видом ракетного топлива является топливная пара жидкий водород + жидкий кислород. Оба КРТ нетоксичны, также нетоксичны и их продукты сгорания. Но топливо не всегда является экологичным и эффективным одновременно. Так, несмотря на достаточно высокий удельный импульс, жидкий водород обладает низкой плотностью, в результате чего занимает больший объем, а также при смешивании с воздухом становится взрывоопасным. Конструкционные факторы, равно как и экономические, следует учитывать при выборе топлив.

В связи с этим, одним из самых удобных видов топлива остаются топливные пары керосин + жидкий кислород и НДМГ + АТ. Топливо керосин + жидкий кислород обладает умеренной токсичностью и крайней эффективностью, выгодно с экономической точки зрения. Топливо НДМГ + АТ близко по удельному импульсу к кислород-керосиновой паре, долговечно, дает возможность многократного включения ракетных двигателей, однако чрезвычайно токсично.

При падении отработавшей ступени на землю может выпасть до 130–150 кг НДМГ. Часть топлива распыляется в атмосфере и разносится на большие территории, проникает в почву, растворяется в воде, что приводит к болезням и гибели животных. Также гептил способен накапливаться в растениях и живых организмах, обладает сильным канцерогенным и мутагенным действием [2, c. 2]. Отравление может наступить через дыхательные пути или через кожу после контакта с водой или почвой. Вследствие этого для обеспечения безопасности населения необходимо отчуждение значительных территорий. На месте падения отработавших ступеней проводятся мероприятия по детоксикации.

Результаты эколого-гигиенического мониторинга районов падения отделяемых частей ракет-носителей (ОЧРН). РКД в Российской Федерации осуществляется в соответствии с Законом РФ от 20 августа 1993 г. N 5663-I «О космической деятельности» (с изменениями и дополнениями).Рассмотрим итоги экологических исследований одного из регионов, на территории которого располагаются районы падения ОЧРН [4, c. 60], — Республики Алтай. В 2011 году, после падения обломков космического корабля «Прогресс М-12М», были исследованы реки и почва в Алтайском крае и Республике Алтай. Руководитель Роспотребнадзора, главный государственный санитарный врач РФ Геннадий Онищенко подтвердил, что Российская санитарная служба не нашла в образцах следов ракетного топлива.

В 2013 г. Управлением Роспотребнадзора по Республике Алтай и ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Алтай» была дана оценка РКД космодрома «Байконур». На базе аккредитованного испытательного лабораторного центра были исследованы 475 проб воды из подземных источников и открытых водоемов, 192 пробы почвы, 140 проб дикорастущих ягод, ореха, 79 проб овощей, используемых населением в пищу. Во всех пробах содержание определяемых веществ оказалось ниже порога обнаружения [5]. В 2015 г. после запуска c Байконура ракеты-носителя «Протон М» было замечено необычное облако. 16 проб снега были взяты для анализа в близлежащих районах. В сообщении Роспотребнадзора также было сказано, что экспертиза загрязнения не выявила. Годом ранее в ходе аналогичного исследования следы распада ракетного топлива были обнаружены в 10 % анализов местных жителей.

Пути улучшения экологической обстановки врайонах падения ОЧРН. Во-первых, необходимо минимизировать рассеивание точек падения отработавших ступеней ракет. В перспективе — сократить количество районов падения с переходом на управление ОЧРН, а после — к возвращаемым ступеням. Во-вторых, следует разработать и внести поправки в статьи 11 и 22 Закона РФ от 20 августа 1993 г. N 5663-I «О космической деятельности», которые бы защищали права граждан в случае угрожающих жизни или здоровью катастроф в результате РКД. В-третьих, надлежит выработать новые технологии ликвидации неотработанного топлива [3, c. 917], позволяющие проводить более полную детоксикацию загрязненных территорий с перспективой перехода на более экологичные виды топлива.

Литература:

1. Gunter's Space Page. Орбитальные запуски 2019 года. [Электронный ресурс] URL: https://space.skyrocket.de/doc_chr/lau2019.htm (дата обращения: 04.06.2020)

2. Анопка А. С. Влияние токсичных компонентов топлива на экологию земли при запусках ракет // Научно-исследовательские публикации, 2016.

3. Анопка А. С., Ковалев С. В. Экология при запусках ракет на токсичных компонентах топлива // Актуальные проблемы авиации и космонавтики, 2016.

4. Затонов И. А., Никонова Е. Д. Воздействие ракетного топлива на состояние окружающей среды в районах падения ступеней ракет-носителей // Иностранный язык в контексте проблем профессиональной коммуникации: материалы II Международной научной конференции, 27–29 апреля 2015 г., Томск. — Томск: Изд-во ТПУ, 2015. С. 60–63.

5. Официальный сайт Управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Республике Алтай. [Электронный ресурс] URL: http://04.rospotrebnadzor.ru/ (дата обращения: 04.06.2020)


[1] НДМГ – 1,1-диметилгидразин, «гептил».

[2] АТ – тетраоксид диазота, «амил».

[3] НТРВ – полибутадиен с концевыми гидроксильными группами.

[4] ММГ – метилгидразин.

[5] MON – mixed oxides of nitrogen, смесь оксидов азота.

Основные термины (генерируются автоматически): ракетное топливо, жидкий кислород, Алтай, жидкий водород, район падения, РФ, MON, GSLV, ракетно-космическая деятельность, космическая деятельность.


Ключевые слова

Экология, токсичность, ракетно-космическая деятельность, районы падения, отделяющиеся части ракет-носителей, ракетные топлива

Похожие статьи

Развитие современной ракетно-космической отрасли: роль...

Для ракетно-космической отрасли в современных условиях все острее встает вопрос о ее

Нет сомнений, что ракетно-космическая промышленность является одной из наиболее

Динамика индекса космической конкурентоспособности SCI РФ за период 2007–20014 гг.

Международно-правовая основа добычи ископаемых в космосе

Обеспечение доступа к ракетному топливу позволит увеличить грузоподъемность ракет, создать магистраль с

проект, космическая деятельность, ракетно-космическая техника

Ракетно-космическая область — это часть оборонно-промышленного потенциала России...

Перспективы использования ядерно-электрической ракетной...

В предлагаемой статье рассматривается конструкция космического ЯЭРДУ, тяга у которой создается в результате взаимодействия электростатического поля с ионизированным рабочим телом. Основное достоинство этого проекта — большой период эксплуатации (порядка 10 лет).

проект, космическая деятельность, ракетно-космическая...

Сроки реализации проектов в ракетно-космической отрасли зависят от сферы космической деятельности и

Аварии ракет-носителей, использующих в качестве топлива высококипящие, токсичные компоненты

Ракетно-космическая промышленность России: институциональное...

Аэрогель и опыт его применения в мировой ракетно-космической...

Аэрогель является крайне перспективным материалом, в последние годы нашедшим применение в различных областях науки и производства, начиная от текстильной промышленности или оборудования для пожарных...

Проблемы в современной российской космонавтике

Ракетно-космическая область — это часть оборонно-промышленного потенциала России, занимающая важное место в государственной политике России. Она играет значительную роль в обеспечении безопасности страны, в экономическом, научном и социальном развитии.

Водородтопливо будущего? | Статья в журнале...

Водородтопливо будущего? Авторы: Картамышева Нина Сергеевна, Картамышева Елена

Для расщепления воды на водород и кислород используются платиносодержащие

Более реальный вариант — использование жидкого водорода, но для этого необходимо...

Назревшая необходимость модернизации ракетно-космической...

Статья посвящена современным проблемам на предприятиях ракетно-космической отрасли, в числе которых отставание ракетно-космической промышленности России от РКП развитых государств, необходимости проведения модернизации на предприятиях отрасли.

Загрязнение окружающей среды и состояние здоровья населения...

Роль ракетно-космической деятельности в воздействии на здоровье населения до конца не изучена.

Яд частично разливаются по земле (при падении первой ступени ракет разливаются от 1735

По мнению ряда ученых ракетно-космическая деятельность имеет для Казахстана...

Похожие статьи

Развитие современной ракетно-космической отрасли: роль...

Для ракетно-космической отрасли в современных условиях все острее встает вопрос о ее

Нет сомнений, что ракетно-космическая промышленность является одной из наиболее

Динамика индекса космической конкурентоспособности SCI РФ за период 2007–20014 гг.

Международно-правовая основа добычи ископаемых в космосе

Обеспечение доступа к ракетному топливу позволит увеличить грузоподъемность ракет, создать магистраль с

проект, космическая деятельность, ракетно-космическая техника

Ракетно-космическая область — это часть оборонно-промышленного потенциала России...

Перспективы использования ядерно-электрической ракетной...

В предлагаемой статье рассматривается конструкция космического ЯЭРДУ, тяга у которой создается в результате взаимодействия электростатического поля с ионизированным рабочим телом. Основное достоинство этого проекта — большой период эксплуатации (порядка 10 лет).

проект, космическая деятельность, ракетно-космическая...

Сроки реализации проектов в ракетно-космической отрасли зависят от сферы космической деятельности и

Аварии ракет-носителей, использующих в качестве топлива высококипящие, токсичные компоненты

Ракетно-космическая промышленность России: институциональное...

Аэрогель и опыт его применения в мировой ракетно-космической...

Аэрогель является крайне перспективным материалом, в последние годы нашедшим применение в различных областях науки и производства, начиная от текстильной промышленности или оборудования для пожарных...

Проблемы в современной российской космонавтике

Ракетно-космическая область — это часть оборонно-промышленного потенциала России, занимающая важное место в государственной политике России. Она играет значительную роль в обеспечении безопасности страны, в экономическом, научном и социальном развитии.

Водородтопливо будущего? | Статья в журнале...

Водородтопливо будущего? Авторы: Картамышева Нина Сергеевна, Картамышева Елена

Для расщепления воды на водород и кислород используются платиносодержащие

Более реальный вариант — использование жидкого водорода, но для этого необходимо...

Назревшая необходимость модернизации ракетно-космической...

Статья посвящена современным проблемам на предприятиях ракетно-космической отрасли, в числе которых отставание ракетно-космической промышленности России от РКП развитых государств, необходимости проведения модернизации на предприятиях отрасли.

Загрязнение окружающей среды и состояние здоровья населения...

Роль ракетно-космической деятельности в воздействии на здоровье населения до конца не изучена.

Яд частично разливаются по земле (при падении первой ступени ракет разливаются от 1735

По мнению ряда ученых ракетно-космическая деятельность имеет для Казахстана...

Задать вопрос