Проблемы обеспечения безопасности (в том числе экологической) на всех этапах подготовки и удаления рао в космос

Анализ специфических особенностей процесса космической изоляции РАО с учетом требуемой частоты пусков РН и возможностей парирования аварийных исходов позволяет выявить ряд проблемных вопросов, требующих решения для обеспечения безопасности эксплуатации системы. Основные из них следующие:

• локальное разрушение озонового слоя атмосферы Земли;

• увеличение концентрации паров воды и окислов углерода в атмосфере Земли;

• концентрация особо опасных РАО в отдельных районах космического пространства;

• сосредоточение РАО в местах, не приспособленных для их сбора и хранения (космодромы);

• возможность попадания особо опасных РАО в биосферу Земли; повышение допустимых норм радиоактивного облучения обслуживающего персонала или населения;

• возможность аварии РН в полете и падение контейнера с РАО в населенных районах.

Исходя из анализа потенциальных видов опасности и возможных последствий от их воздействия на человека, предварительно можно отметить следующее.

Вода и водород являются естественными составляющими атмосферы и не оказывают влияния на окружающую среду. К нежелательным локальным последствиям в районе пусков ракет-носителей могут привести выбросы хлористого водорода и окислов алюминия, содержащихся в продуктах сгорания некоторых носителей, в частности "Ариан" и "Шаттла". Эти выбросы могут вызывать выпадение кислотных дождей, увеличение содержания в воздухе взвешенных частиц металла, токсичное заражение атмосферы, изменение погодных условий на близлежащих территориях. Эти эффекты носят кратковременный характер, поскольку турбулентные течения в приземной атмосфере приводят к быстрому перемешиванию выброшенных химических компонентов и снижению их концентрации до безопасного уровня. Следует отметить, что эти составляющие выбросов образуются при сгорании твердых ракетных топлив и не содержатся в продуктах сгорания предполагаемых к использованию отечественных ракет-носителей.

Наибольшие опасения вызывают воздействия продуктов сгорания на озоносферу Земли. Полученные при моделировании процесса взаимодействия атмосферы с продуктами сгорания результаты показали, что в следе РН диаметром несколько сотен метров озон разрушается полностью практически мгновенно. Под влиянием макротурбулентной диффузии выброшенные вещества перемешиваются в столбе газов диаметром несколько километров. Содержание озона в зоне радиусом 5 км на высотах 16-20 км через 2 часа уменьшается на 15-20%, на высоте 30 км через 2,5-3 часа - на 50%. Через несколько часов после прохождения РН происходит затягивание озонового туннеля за счёт перемешивания газов. Максимальный радиус зоны с 10%-м разрушением озона составляет 4-5 км на высотах 15-24 км (через 3 часа после старта). Через несколько суток после пуска РН продукты сгорания их компонентов перемешиваются в области диаметром несколько сотен километров. В свою очередь, эта область будет переноситься зональным воздушным потоком, оставаясь примерно на одной широте. Максимальное разрушение озона в области диаметром 550 км происходит на высотах 24-30 км примерно через 24 дня после старта. Для ракеты-носителя "Энергия-М" оно составит около 3%. Затем происходит процесс восстановления озонового слоя за счет естественных процессов образования озона.

Процессы взаимодействия озона с веществами, входящими в состав продуктов сгорания весьма сложны и недостаточно изучены. Характер фотохимических процессов в облаке выбросов продуктов сгорания ракетного топлива определяется такими факторами, как химический состав загрязняющих атмосферу веществ, их концентрация, условия освещенности атмосферы, наличие фотодиссоициации. Поскольку малые газовые составляющие атмосферы тесно связаны между собой фотохимически, приходится рассматривать целую систему реагирующих друг с другом газов. Другой группой процессов, определяющих изменение газового состава атмосферы, являются динамические процессы. Будем считать, что динамика облака ракетных выбросов определяется обычными процессами упорядоченного переноса и турбулентной диффузии в атмосфере. Эти процессы будут, с одной стороны, способствовать распространению химически активных веществ вне начального следа, а с другой стороны, в результате действия этих процессов будет деформироваться и заполняться озоновый туннель, образующийся в следе ракеты-носителя.