Екологія космосу

З початком освоєння космічного простору, дослідження Місяця, близьких і віддалених планет Сонячної системи з метою використання їх поверхні та ресурсів для потреб землян, вивчення можливостей створення тимчасових і ста­ціонарних міжпланетних станцій, з широким розвитком кос­мічної зйомки поверхні Землі для господарських і військо­вих потреб загострюється проблема охорони Космосу від земних забруднень, а також вивчення космічного впливу на розвиток і функціонування біосфери Землі. Кожний запуск космічної ракети супроводжується не тільки потужним ви­кидом у атмосферу відпрацьованих газів (двигун працює на висоті 100—400 км), підвищенням температури уздовж траси польоту, але й порушенням структури атмосфери, її складу, щільності. І чим вище злітає ракетний корабель, тим сильніше він впливає на навколишній простір, який на висотах сотень кілометрів є дуже розрідженим (щільність повітря там у мільярди разів менша, ніж на висотах десят­ків метрів над Землею), і чутливо реагує на всі чинники — зміну щільності, температури, хімічного складу. Часто ефект від висотних викидів ракет спостерігається на висо­тах у сотні й навіть тисячі кілометрів.

Дуже сильною, хімічно активною складовою речовин, яка викидаються двигунами ракет, є вода, крім неї — окиси азоту, сполуки хлору, інертні гази, вуглеводні. Ці викиди змінюють склад малих атмосферних компонентів на вели­ких висотах, у межах іоносфери. Іоносферу називають «ча­родійним люстерком планети», бо вона відбиває радіохвилі короткохвильового діапазону, забезпечуючи роботу числен­них радіосистем. Тому вплив ракетних вихлопів на іносфе- ру досить шкідливий, часто вони значно змінюють її струк­туру, склад і особливості, зривають роботу радіостанцій.

Так сталося, коли запустили супутник «Пегас»: на висоті близько 700 км від точки запуску концентрація електронів у максимумі іоносферного шару зменшилася втричі, а висо­та цього максимуму знизилася на 50 км. Крім того, такі порушення у верхніх шарах атмосфери призводять до змі­ни теплового балансу, емісії, хімічного складу іонів, рівно­важних концентрацій електронів, нарешті — порушення всього режиму верхньої атмосфери.

Іншим чинником порушень природної збалансованості стану й процесів верхньої атмосфери, тобто космічного простору, є маневри численних супутників. Для виконання кожного маневру спрацьовують двигуни корекції польоту, й у Космос викидається певна кількість забруднюючих ре­човин. їх набагато менше, ніж під час запусків ракет-носі- їв, але, з урахуванням великої кількості супутників, сумар­ний негативний ефект є досить великим.

Інший вид забруднень, спричинених космічною апарату­рою,—цілеспрямовані викиди хімічно активних речовин (пари води, окиси азоту, лужні метали) з ракет та супутни­ків з метою дослідження динамічних процесів у верхній атмосфері. Ці речовини залишають видимий слід, світіння, створюють помітну трасу, що дозволяє вивчати характер переміщення атмосферних мас.

Завдяки згаданим експериментам у верхній атмосфері поступово накопичуються пари води, що через кілька де­сятиліть може призвести до зменшення (в два-три рази) концентрації електронів максимумів іоносферного шару, зміну щільності атмосфери на висотах екзосфери (понад 1000 км). Це викличе зміну орбіт супутників, які літають на цих висотах, виникнуть складності в роботі космічних систем.

Таким чином, одним із завдань космічної екології є ви- ичпііія складу, структури й динаміки верхньої атмосфери, контроль динаміки верхньої атмосфери, хімічних антропо- Гміііих забруднень, пов’язаних з запусками різних супутни­ці», ракет і космічних кораблів.

Поряд із антропогенними хімічними забрудненнями мрик'миого Космосу мають місце (і дедалі більше зроста­ють) його механічні забруднення — накопичення сотень тисяч уламків, різних залишків від тисяч супутників, що відпрацювали свій ресурс, від зруйнованих космічних апа­ратів, станцій. Це космічне сміття — частки розміром від кількох міліметрів чи сантиметрів до півметра й більше — е дуже небезпечним для сучасних космічних кораблів, бо у разі зіткнення спричиняють страшенної сили удар.

Вірогідність такої зустрічі нині ще досить мала, але во­на стрімко зростає. В міжнародному комітеті з космічних досліджень КОСПАР створено спеціальний відділ, який вивчає космічні уламки. Це поклало початок розвитку нової галузі космічної екології, яку можна назвати екологією ближнього Космосу.

Через антропогенні порушення озонового шару, зміни в іоносфері, а також внаслідок накопичення нових відомо­стей про значний вплив різних космічних сил на розвиток біосфери Землі в минулі епохи й наші часи (зміни гравіта­ційних, електромагнітних і радіаційних полів, пов’язані зі змінами орбіт руху планет Сонячної системи на десятки тисяч кілометрів під дією фізичних процесів, що відбува­ються в надрах Сонця, наближення чи віддалення Сонячної системи від центра нашої Галактики тощо) виникла потре­ба глибокого вивчення й прогнозу таких явищ. Це необхід­но для визначення характеру зв’язків між біосферами та космічними процесами, їх передбачення й можливого від­творення негативного впливу на біоту Землі. Виникло нове відгалуження в екології Космосу — екологія зовнішнього, або далекого, Космосу.

Екологічні дослідження, які пов’язані з вивченням мож­ливих умов існування й діяльності людини, а також розвит­ку та існування інших представників живої природи на пла­нетах Сонячної системи, сформувалися в науку, яка назива­ється екологією планет Сонячної системи. Важливим і ще мало вивченим залишається питання негативного впливу ядерних установок на космічних кораблях і станціях.

Планування далеких космічних подорожей, а також три­валих космічних наукових чи науково-господарських експе­дицій, виконання глобального космічного екомоніторингу виділилося у нову науку — екологію космічних апаратів, яка має своє коло завдань, методи досліджень і устатку­вання.

І, нарешті, виконання глобального та регіонального еко­логічного контролю стану геосфер за допомогою космічних апаратів і супутників зумовило виникнення ще одного на­укового відгалуження — глобального космічного екомоні­торингу. В 1992 р. з ініціативи Центру підготовки космонавтів СНД створено Міжнародну космічну систему гло­бального екологічного моніторингу (МКСГЕМ) під егідою ООН. За допомогою орбітальних комплексів «Мир», «Са­лют», спеціальних модулів «Спектр», «Природа», а також комплексу США та інших країн планується виконати бага­то завдань: планово-періодичну інспекцію та екологічний контроль об’єктів земної поверхні (промислових центрів, нафтопромислів, військових полігонів тощо); екологічні до­слідження атмосфери й Космосу (характер забруднень); кон­кретні екологічні дослідження певних районів суші та океа­ну на замовлення, створення спеціальних екологічних карт.

Цікаво, що цю роботу виконуватимуть фахівці з косміч­ного землеогляду та екологічної інспекції. Теоретичну під­готовку вони мають одержувати в своїх країнах (для цього створено відповідні центри в США, Франції, Японії, Ні­меччині), а практичну — ироходимуть у Центрі підготовки космонавтів. Після закінчення вони матимуть звання «кос- монавт-інспектор ООН» і зараховуватимуться до штату цієї організації.

В Україні в 1992 р. теж створено республіканський Центр геокосмічних досліджень при НАН України й Націо­нальне космічне агентство контролю та досліджень прак­тичного характеру на замовлення. Зокрема, Центром гео- космічних досліджень вже виконується аерокосмічний контроль стану природи: виявляються райони забруднень рослин важкими металами та нітратами за допомогою ди­станційних методів і апаратури, що в тисячі разів швидше, ніж наземними методами, й значно дешевше. Визначаються так і ділянки земель і водойм, забруднених важкими мета­лами, нітратами, нафтопродуктами, місця витоку (аварійні) із підземних нафтопроводів, газо- та водопроводів, тепло­трас, ділянки активних тектонічних зон і розломів. Встанов­люються також глибини залягання грунтових вод, вологість грунтів, потужність льоду і мерзлих порід, рівні підземних вод. Можливе й оперативне спостереження за розвитком і динамікою екзогенних геологічних процесів.

Слід зауважити, що останнім часом виникла необхід­ність захисту поверхні Землі (людей, помешкань, промисло- них об’єктів та сільських господарств) від антропогенних уламків, що дедалі частіше падають з Космосу. Деякі з них завдають не більшої шкоди, ніж уламки невеликих метеори­тів (незначні руйнування залежно від розмірів тіл), але інші шкодять дуже сильно. Так, у 70-х роках на Канаду впали рештки супутника (СРСР) з плутонієвим генерато­ром, що призвело до значного радіоактивного забруднення цілого району. Довелося відшкодувати канадцям близько 8 млн доларів. На початку 90-х років у горах Чілі впали уламки корабля «Салют», а в 70-х роках у Австралії — американської космічної станції «Спейс Лаб». На щастя, жертв і великих руйнувань не було.