"Авиация и космонавтика", 1994, №5-6, с. 40-41.
Сканировал Игорь Степикин
Фото С. Пашковского |
ПРОБЛЕМЫ КОСМОНАВТИКИ
С. СЕРГЕЕВ
ПЛЕСЕЦК: ЭКОЛОГИЯ
Полезность космонавтики неоспорима, но надо помнить и о негативных, последствиях запусков ракет-носителей. О том, что делается на российском космодроме Плесецк для их уменьшения, говорится в этой статье.
В результате падения на землю отработавших ступеней ракет-носителей (РН) происходит загрязнение земель и водоемов их фрагментами и осколками, а также компонентами ракетного топлива. Специалисты космодрома Плесецк проводят работы по улучшению в районах падения (РП) экологической ситуации, включающие очистку территории от фрагментов отделяющихся частей (ОЧ) ракет-носителей, определению масштабов загрязнения земель ракетным топливом и повышению степени экологической чистоты РН.
Космодром совместно с НПЦ "Транс-РЭС" участвует в очистке нескольких районов падения. С 1990 по 1992 год собрано и вывезено на временные базы складирования 1858 т металлолома. В общей сложности очищено 318 тыс. га оленьих пастбищ. Использование накопленного опыта позволило в 1992 году вывезти из районов падения фрагментов ОЧ в три раза больше по весу, чем их туда поступило за то же время в процессе запусков (1456 т против 464 т).
Работы по паспортизации и химическому обследованию в четырех районах падения осуществляют специалисты НПО ГИПХ. Это делается с целью создания математической модели распространения загрязнений несимметричным диметилгидразином (НДМГ) и продуктами его разложения, прогноза перемещения токсичных веществ, разработки технологии и технических средств локализации и ликвидации таких участков. Кроме того, выполнено обследование трех РП отработавших ступеней твердотопливных ракет, по результатам которых сделано заключение об отсутствии твердого ракетного топлива и его составляющих в грунте.
Наиболее эффективным способом защиты окружающей среды является повышение степени экологической чистоты РН. В рамках этого направления за полтора года были осуществлены все необходимые мероприятия по разработке, согласованию и утверждению новой эксплуатационной документации и в 1992 году начато проведение пусков РН "Космос" и "Циклон" с уменьшенными остатками топлива в баках первых ступеней, прежде всего за счет их недозаправки.
На РН "Космос" количество заправляемого топлива удалось сократить путем уточнения величины гарантийных запасов по результатам обработки телеметрической информации предыдущих пусков, а также за счет учета среднеопытной экономии топлива в полете. В итоге величину гарантийных запасов удалось снизить на 4,3% по окислителю и на 6,2% по горючему. Ожидаемое уменьшение остатков топлива составляет 13%. Подобная работа на РН "Циклона проводится в два этапа. На первом этапе, который начался в 1992 году, уменьшение остатков осуществляется без доработки конструкции носителя. При этом ожидается, что они сократятся примерно на треть. На втором этапе необходимо проводить доработку первой ступени путем установки дополнительных сигнализаторов системы контроля уровней, а также совершенствования системы предстартового наддува. В итоге величина остатков топлива в баках первой ступени РН "Циклона упадет не менее чем в два раза.
В течение 1992 года состоялось по пять пусков РН "Космос" и "Циклон" с уменьшенной заправкой. Результаты обработки телеметрической информации свидетельствуют о снижении величин среднеопытных остатков топлива по сравнению с 1991 годом примерно на 15% для "Космоса" и на 30% для "Циклона". Натурные исследования, проведенные экспедицией "Экосевер" (НПО ГИПХ), показали, что это привело к уменьшению площадей загрязненных участков в 1,5-3 раза, а масса попадающих в природную среду вредных веществ сократилась, как минимум, в 10 раз.
Кроме того, за прошлый год было сэкономлено 5,9 т НДМГ и в общей сложности 14,7 т окислителя на обоих типах РН, что оценивается более чем в 100 тыс. долл. Это позволяет говорить о высокой степени экономической эффективности и быстрой окупаемости работ по защите окружающей среды, если идти по пути повышения экологической чистоты ракетной техники. Нет нужды пояснять, что такая ракетная техника позволяет снижать затраты на очистку районов падения и выплату штрафов за их загрязнение.
Надо сказать, достаточно подробно исследованы и могут быть быстро реализованы некоторые другие методы дальнейшего уменьшения остатков топлива в отработавших ступенях, вплоть до их полной выработки и нейтрализации паров в полете до падения ступени на Землю.
Дальше всех в этом деле продвинулось КБ ПО "Полет" (г. Омск), КБ "Южное" (г. Днепропетровск) заканчивает разработку нового комплекта баллистической документации, которая позволит одновременно с реализацией второго этапа по уменьшению остатков топлива сократить размеры районов падения первых ступеней РН "Циклон" более чем а два раза. Это планируется осуществить за счет оперативного уточнения характеристик рассеивания по координатам точек падения и использования "сезонных" программ движения РН, содержащих для каждого месяца свои установочные величины полетного задания и значения дозы заправляемого топлива.
В то же самое время ЦСКБ (г. Самара) не принимает всех мер по повышению степени экологической чистоты своих ракет, хотя используемый на ракетах типа Р-7А керосин не является безвредным веществом. Кроме того, две трети всех районов падения космодрома Плесецк используется только для таких РН, как "Союз" и "Молния".
В настоящее время на космодроме, в НИИ и КБ накоплен достаточный объем теоретических и прикладных исследований различных способов сокращения количества и размеров используемых районов падения.
Первая группа методов ориентируется на оптимизацию проектно-баллистических параметров РН с неуправляемыми отделяемыми частями при условии проведения пусков по базовым трассам с расположенными вдоль них унифицированными районами падения. Этот подход впервые был применен при проектировании РН "Зенит". Для космодрома Плесецк их реализация позволит сократить площадь РП в 3,6 раза.
Вторая группа предполагает создание управляемых отделяемых частей ракет-носителей. Их использование даст возможность отказаться от отчуждения специальных больших территорий. Вместо них появятся небольшие, хорошо оборудованные площадки и аэродромы.
Но, как известно, любые работы требуют финансирования, поэтому нужна соответствующая законодательная база. Вот почему назрела острая необходимость в срочном принятии национальной программы развития транспортных космических средств, а также уточнений программы "Экос", придания ей государственного статуса.
Это уточнение требуется для согласования работ по разным направлениям, чтобы, делая одно, мы не препятствовали выполнению другого. Так, форсирование НПЦ "ТрансРЭС" вывоза металлолома из РП привело к тому, что не была проведена в полном объеме их паспортизация. В результате не удалось собрать многолетнюю статистику по точкам падения отделяющихся частей. Теперь крайне затруднено проведение ряда работ, в том числе по сокращению размеров РП и оценке экологической эффективности мер по уменьшению остатков топлива.
Надо сказать, что главной причиной возникших в районах падения проблем является использование разнотипных ракет-носителей, при создании и модификации которых не ставилась цель уменьшения количества и размеров отчуждаемых земель, а также недопущения их загрязнения ракетным топливом. Вот почему экологическая обстановка в этих местах улучшится только при условии коренной модернизации существующего парка РН. Эта задача и должна стать конечной целью новой программы "Экос". Тогда станет целесообразной планомерная очистка бывших районов падения.
Требования к экологической чистоте ракетно-космической техники должны обязательно учитываться не только при эксплуатации, но в первую очередь при ее проектировании.
Однако и имеющиеся РН могут приобрести новые качества. Так, энергетические характеристики "Циклона" и "Космоса" позволяют уже сегодня установить на их первых ступенях аэродинамические конструкции (парашют или гибкое крыло). Они будут развертываться через определенное время после отделения ступени, которая станет совершать управляемый спуск по командам с Земли или автоматически по сигналам наземных радиомаяков. Такой способ может обеспечить посадку ступени в круг радиусом 25 м, что несравнимо с размерами нынешних районов падения первых ступеней — 50 х 30 км. Возможно применение и надувных конструкций типа воздушных шаров. При этом ступень (как и в случае использования парашюта) подхватывает и транспортирует к пункту утилизации вертолет или самолет. Подобные эксперименты проводились в США в 60-х годах, до переориентации на работы по системе "Спейс шаттл". В конце 80-х годов они возобновились в рамках программы усовершенствования систем спасения.
Как видим, способов сделать наши ракеты-носители более экологически чистыми и в итоге возвратить загрязненные территории народному хозяйству много. Надо переходить к конкретным делам. Начало положено.