По переработке ядерного топлива: комплексом Селлафилд.

1 – Селлафилд, 2 – мыс Аг, 3 – Доунрей.

На рис. 5.35 представлены изменения годового сброса ¹³⁷Cs предприятием в Селлафилде. Максимальный сброс по β-излучающим РН пришелся на 1975 г. (9 ПБк), а по α-излучающим – на 1973 г. (180 ТБк).

Общая активность сбросов за 1952-1994 гг. оценивается в 39 ПБк ³Н, 41 ПБк¹³⁷Cs, 6 ПБк ¹³⁴Cs, 6 ПБк ⁹⁰Sr, 120 ТБк ²³⁸Рu, 610 ТБк ^239,240Pu, 22 ПБк ²⁴¹Рu, 540 ТБк ²⁴¹Am.

К 1992 г. сбросы многих долгоживущих РН (137Cs, трансурановых элементов) уменьшились примерно на два порядка по сравнению с серединой 1970-х гг. Тем не менее, загрязнение Северной Атлантики и Арктики ¹²⁹I к 1997 г. выросло примерно в 2.5 раза по сравнению с началом 1990-х гг., сбросы ⁹⁹Тс достигли максимума к 1995 г.

Дальнейшая миграция РН, сбрасываемых в Ирландское море и Ла-Манш, определяется преобладающими течениями. Огибая Великобританию с юга и востока, радионуклиды поступают в Северное море, далее через Датские проливы проникают в Балтику.

Значительная часть радионуклидов движется вдоль северо-западного побережья Норвегии, где делится на две основные ветви, одна из которых направляется к западу от Шпицбергена, другая – в сторону Баренцева моря. По усредненным оценкам, время переноса радионуклидов с водными массами из Селлафилда в Баренцево и Карское моря составляет 5-6 лет.

Космический мусор»

Мы все заслуженно гордимся достижениями космонавтики. С помощью космических аппаратов землян изучали Луну, все планеты Солнечной системы, их спутники, астероиды и кометы. Космические аппараты «Пионер-10» и «Вояджеры» стартовавшие более 30 лет тому назад и запущенный на околоземную орбиту телескоп «Хаббл» позволили получить уникальные сведения о планетах Солнечной системы и далеких звездных системах. Сегодня ни одна развитая страна мира не может обойтись без мобильной связи, телевидения, радиосвязи, средств наблюдения за опасными участками земной поверхности, космической навигации, космической разведки и т.п. И все это заслуги ИСЗ и космонавтики.

Однако у космических исследований есть также и «обратная сторона»: запуски ракет, разрушение и падение фрагментов космических аппаратов приводят к серьезным экологическим проблемам на Земле и в космосе.

Проблема экологии космической деятельности возникла практически после первых запусков крупных ракет, однако потребовались десятилетия, чтобы осознать всю ее серьезность.

Влияние запусков ракет на поверхность планеты во многом зависит от массы стартующих ракет, частоты запусков, т.е. грузопотока на орбиту. Последний составляет около 2200, 700 и 600 тонн в год для космодромов Байконур, мыс Канаверал и Плесецк соответственно.

Высота самой большой ракеты «Аполлон» (именно с ее помощью были осуществлены пилотируемые полеты на Луну) превышала 100 метров, а масса была близка к 3 тыс. тонн. В настоящее время самая крупная ракета имеет массу около 2 тыс. тонн и высоту около 50 м. Такая ракета в секунду сжигает почти 10 т топлива и выбрасывает в атмосферу далеко не безвредные продукты сгорания. Самые «маленькие» космические ракеты имеют массу около 100 т. Масса топлива в ракетах всех типов – почти 90% массы ракеты.

Наименее безобидным топливом считается жидкий водород. В результате его сгорания образуется водяной пар. Такое топливо использовалось в ракетах-носителях «Спейс Шаттл» (США). Кроме того, в этих же ракетах находят применение и твердотопливные ускорители, которые приводят к очень вредным выбросам. Украинская ракета «Зенит–2», как и российская «Союз», использует керосин – сравнительно безобидное топливо. В российской ракете «Протон» применяется очень агрессивное и высокотоксичное топливо – гидразин, гептил.

Падение первых ступеней ракеты. Все ракеты имеют разное число ступеней – от 2 до 6. Нулевая и первая ступени ракеты-носителя работают около 1–2 минут. После сгорания топлива ступени отстреливаются и падают сравнительно недалеко (на расстоянии около 100 км) от места старта ракеты. Вторые и третьи ступени падают на удалениях около 800 и 2500 км соответственно. Для запуска ракет отчуждается участок земной поверхности площадью от 1.5 до 5 тыс. км². Только в СНГ под районы падений частей ракет отведены участки с суммарной площадью около 200 тыс. км², что составляет 20% площади Украины.

Опасность представляют как сами ступени ракет, так и особенно остатки топлива, нередко токсичного. Только в странах СНГ остаткам топлива от ракет «Протон», «Циклон» и «Космос» загрязнено около 10 тыс. км² поверхности земли.

Вот один из примеров нарушения экологического равновесия. Жители алтайского села Саратан рассказали, что первые несчастья у них начались еще в 1959 г. На альпийских лугах Алтая стали находить крупные обломки какой-то техники (многие думали инопланетной (о Байконуре в селе еще ничего не знали). Стали гибнуть лошади, коровы и овцы. Постепенно была уничтожена практически вся растительность, исчезли прекрасные высокогорные цветы. Затем улетели птицы: косачи, белые куропатки, глухари, кукушки и даже неприхотливые воробьи. Из окрестных лесов ушли лоси, волки и медведи. Наступила мертвая тишина.

Жители алтайских сел стали рано седеть, страдать от заболеваний почек, печени, гипертонии, наблюдались случаи выпадения волос, зарегистрировано много случаев онкологических и странных психических заболеваний. Были отмечены случаи рождения детей-уродов. Столичные врачи связывали все это с воздействием ракетного топлива гептила, но правду больным не сообщали.

Падение космических аппаратов и их фрагментов, отработавших на орбите и более неуправляемых, особенно если такие спутники имели ядерные силовые установки. Для штатного затопления грузовых КА «Прогресс» отведен район в южной части Тихого океана, восточнее Новой Зеландии. Его площадь составляет несколько миллионов квадратных километров, что в несколько раз превышает площадь Украины. Однако регулярно случаются и внештатные ситуации. Одна из таких угрожающих ситуаций возникла, например, 11 июля 1979 г. при падении обломков орбитальной станции (ОС) «Скайлэб» (США). Фрагменты рассеялись на площади в несколько тысяч квадратных километров, задев север Австралии и южную часть Индийского океана.

Но даже управляемые спуски ОС таят в себе большую опасность. Дело в том, что на ОС возникает собственная загрязненная атмосфера, в которой развиваются малоизученные микроорганизмы. За 11 лет функционирования ОС «Мир» на ней появилось 140 видов микроорганизмов, у некоторых из них сменилось около 190 тыс. поколений. По мнению японских специалистов, эти микроорганизмы-мутанты представляют собой бактериологическое оружие. Они уже ставят космонавтов в экстремальные условия и угрожают землянам. Как поведут себя микробы после падения ОС в океан – не ясно и сегодня. В настоящее время на околоземных орбитах находится 58 объектов с ядерными и радиоизотопными установками. Их падение (а все КА рано или поздно падают) чревато серьезными экологическими последствиями.

Влияние КА на приземную атмосферу заключается, прежде всего, в том, что именно она первой принимает на себя удар стартующей ракеты. Здесь происходят наибольшие по массе выбросы продуктов сгорания. Здесь генерируются наибольшие по мощности акустические и электромагнитные (включая оптические) излучения.

Например, одна из наиболее экологически чистых ракет – «Спейс Шаттл» выбрасывает в атмосферу около 1850 т продуктов сгорания, примерно половину этой массы – в приземную атмосферу. Одной соляной кислоты инжектируется в среду 160 т, из них более 90 т – в приземную атмосферу. После этого на больших площадях наблюдаются обильные кислотные дожди.

Влияние на погоду и климат. До последнего времени такое влияние аргументированно отрицалось. Сейчас отдельные специалисты, проведя наблюдения, их статистическую обработку и компьютерное моделирование, пришли к выводу, что запуски всего 60 аппаратов типа «Спейс Шаттл» в год должны привести к изменению метеоусловий по обе стороны Атлантики. Влияние запусков ракет на Байконуре является более локальным. Они обычно сопровождаются усилением осадков. Так ли это – покажет будущее. Если подобное влияние существует, то оно, скорее всего, связано со спусковыми эффектами и процессами самоорганизации в атмосфере. Кроме рассмотренного воздействия, запуски КА сопровождаются тепловым, газодинамическим, электромагнитным воздействием струи, динамическим воздействием корпуса ракеты и другими эффектами.

Разрушение озоносферы происходит за счет выбросов хлора и оксидов азота. При стартах ракет ежегодно в атмосферу инжектируется около 5 тыс. т хлора и 100 т оксидов азота. Исследования показали, что твердотельные ракеты наносят больший вред озоносфере, чем жидкостные. К счастью, пока что запуски КА способны разрушать озонсферу лишь вблизи места пролета ракеты, радиус возмущенной зоны не превышает нескольких километров. Глобальное влияние запусков при нынешней их интенсивности мало.

Влияние космической деятельности на геокосмос (примерно от 100 до 36 000км). Благодаря сильной разреженности геокосмос значительно более уязвим, чем приземная атмосфера. Космическая деятельность влияет на экологию геокосмоса по нескольким каналам. К ним относятся выбросы больших объемов химических веществ, часто отсутствующих в естественных условиях, инжекция акустической, электромагнитной и тепловой энергии, засорение околоземной среды фрагментами ракет и космических аппаратов («космическим мусором»).

Космический мусор состоит из закончивших свою активную работу ИСЗ, последних ступеней ракет, разгонных блоков, обломков ракет и спутников, возникших в результате преднамеренных и аварийных взрывов. Необходимо помнить, что от 4 до 10% запусков ракет являются аварийными. За более чем 50 лет космической эры в геокосмос запущено более 25 тысяч искусственных космических объектов. Более 16 тысяч из их упали на поверхность Земли. Из остальных – в среднем только около 600 является действующими.

Размеры фрагментов космического мусора изменяются от долей миллиметра до 5–6 метров. Только фрагментов размером более 10 см в геокосмосе находится около 8 тысяч. За ними ведется постоянное слежение, все данные о них занесены в специальные каталоги. Масса этих фрагментов превышает 3 тысячи тонн.

Весь опыт человечества показывает: к чему бы человек ни прикоснулся – непременно наряду с несомненными благами появляются новые проблемы, в том числе и экологического характера. Уже сейчас экологическая проблема геокосмоса во весь рост стоит перед человечеством. Таков неизбежный итог техногенной деятельности человека в космосе. Научный и технологический прогресс остановить нельзя, остается лишь минимизировать его вредные экологические последствия.