Экология космоса

ЭКОЛОГИЯ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА ОБЩАЯ ФОРМУЛИРОВКА ПРОБЛЕМЫ Ч еловечеству всегда было присуще стремление дать объяснение различным отклонени ям погоды от “нормы” , а попросту говоря , от неких средних погодных условий , наблюдае мых на протяжении весьма ограниченного в историческом масштабе отрезка времени . Естественно , что для подобных объясн ений привлекались и привлекаются некоторые но вые виды человеческой деятельности , масштабно и зримо входящие в нашу жизнь . Уместно вспомнить , что в прошлом весьма нелестные высказывания в связи с возможным влиянием на погоду раздавал и сь , например , в адрес радио . Во всяком случае , изве стно , что в 1928 г . английское акционерное общ ество “Радиопередача” было вынуждено обратиться в Английское метеорологическое общество с просьбой “...опровергнуть уверенность среди широ ких • кругов населени я , что радио вызывает ухудшение погоды , и снять с ра диопередач тяжкое обвинение о причастности к дурной погоде нынешнего лета” . В наши дни в толпе людей , спешащих по своим делам под очередным дождем , нет-нет да и можно услышать сказанное , ско рее , в шутку , чем всерьез : "Опять спутник , наверное , запустили - погоду испортили ". В этой связи сразу же следует сказать , что и скусственные спутники Земли никакого влияния на погоду не оказывают . И если уж обсу ждать космические полеты в связи с погодо й , то прежде всего следует говорить о той ценнейшей метеорологической информации , которую получают с помощью спутников и п ри работе космонавтов на борту орбитальных станций . Для нас стали привычными космическ ие снимки облачного покрова , показываемые по Центральному телевид е нию в связи с очередным прогнозом погоды . Не вызывает удивления прямое обращение из телевизионной студии к космонавтам , работающим на борту орбитальной станции , с вопросом о вероятн ости солнечной погоды в ближайшие выходные дни . Надо сказать , что антропог енные во здействия , связанные с влиянием деятельности человека на погоду , климат и в более ш ирокой постановке на окружающую природную сре ду , в ряде случаев становятся сейчас сопос тавимыми с планетарными масштабами естественных природных процессов . Идет пос т епе нное загрязнение Мирового океана , нарушается естественный влагооборот , происходят , хотя пока и незначительные , изменения в составе атмос феры и т . п . . Все это дает основание говорить о том , что космическое пространство постепенно станет своеобразной : ч астью среды обита ния и деятельности человека , произойдет расши рение содержания понятия “окружающая природная среда” с включением в это понятие окол оземного космического пространства . Таким образом , уже сейчас идет процесс экологизации кос моса , под которым понимается “расширен ие сферы обитания человека , его взаимодействи я с природой до космических масштабов , вых од сферы взаимодействия общества и природы за пределы планеты , процесс освоения , “социа лизации” Вселенной” . С другой стороны , сама космическая тех н ика способна также вызывать определенные возмущения в окружающей космической среде . Это происходит за счет поступления продукт ов сгорания ракетного топлива в атмосферу при запусках космических аппаратов , за счет выбросов различных газообразных , жидких и т в ердых веществ с космических аппаратов при их функционировании на орбитах и при перемещении в космическом простран стве и т . д . Однако имеющиеся данные по казывают , что в настоящее время суммарное воздействие на атмосферу , связанное с космиче ской деятельност ь ю человека , значител ьно меньше влияния , обусловленного его хозяйс твенной деятельностью на Земле . С целью изучения проблемы антропогенных воздействий на околоземное космическое прост ранство , связанных с деятельностью человека к ак на Земле , так и в космосе, в 1976 г . по решению КОСПАР (Комитет по космич еским исследованиям при Международном совете научных союзов ) была создана комиссия по р ассмотрению подобных возможных вредных воздейств ий на космическую среду . На конференции КО СПАР в 1979 г . этой комиссией б ы ли сообщены основные направления проводимых исс ледований , а в 1982 г . опубликованы некоторые предварительные результаты исследований по пробл еме антропогенных воздействий на околоземное космическое пространство . ОСВОЕНИЕ КОСМОСА : ПЕРСПЕКТИВЫ И ПРОБЛЕМЫ На заре космической эры , в 60-х годах , состоялось несколько научных си мпозиумов , участники которых пытались определить перспективы развития космонавтики . Специалисты разных областей , расходясь в деталях воззре ний на конкретные пути развития исследований и освоения космического пространства , б ыли единодушны в том , что в условиях м ирного развития цивилизации освоение космоса открывает принципиально новые возможности для повышения научно-технического потенциала человечес тва [6]. В 70-х годах были выдвинуты н е которые принципиально новые идеи и по лучены новые экспериментальные данные , определивш ие пути дальнейшего освоения космического про странства . Основной тенденцией в освоении околоземно го космического пространства , отчетливо проявивше йся в 70-е годы , стало решение широког о круга прикладных задач с помощью самой разнообразной космической техники . В связи с созданием модульных долговр еменных орбитальных станций нового поколения и необходимостью сооружения других крупногабарит ных космических конструкций (напри мер , мно гоцелевых космических платформ , орбитальных радио астрономических комплексов и т . д .) все бол ьшую актуальность приобретает проведение в ко смосе строительно-монтажных работ . Перспективным представляется использование (н апример , в космическом строите льстве ) мате риалов внеземного происхождения . На определенном этапе это может оказаться экономически б олее выгодным по сравнению с доставкой ма териалов с Земли . В качестве сырья для производства космических строительных материалов рассматриваются минеральн ы е ресурсы Луны и некоторых астероидов . В этой с вязи уже ведется реальная проработка различны х проектов лунных поселений , на базе котор ых в перспективе могут быть созданы горно добывающие комплексы и перерабатывающие предприя тия . Для энергообеспечения лунны х поселени й предполагается использовать ядерный реактор , планируется создание замкнутых систем жизнеобе спечения , прозрачных куполов для выращивания сельскохозяйственных культур и т . д . Безусловн о , промышленное освоение Луны сопряжено с необходимостью реше н ия многих сложней ших технических задач и будет осуществляться поэтапно в течение десятков лет . Надо сказать , что прогнозирование путей развития космонавтики в условиях ее стреми тельного прогресса , постоянного появления новой научно-технической информации, новых идей , проектов и разработок , конечно , является чрезв ычайно сложным делом . На наших глазах в течение нескольких последних лет многие кр упные космические проекты подвергались кардиналь ной переоценке . Но вне зависимости от конкретных путе й дальнейшего развития космонавтики расшире ние масштабов хозяйственной деятельности человек а в космосе в будущем может потребовать решения проблем экологии околоземного космичес кого пространства , являющихся до известной ст епени характерными и земной экологии : проблем ы воздействий космических транспортных средств на околоземное космическое пространств о и проблемы љего загрязнения выбросами г азообразных , жидких и твердых отходов из к осмических производственных комплексов . Конечно , обострения этих проблем можно ожидать , п о-видимому , лишь в следующем столетии , однако очень важно уже сейчас глубоко и тщательно изучать все виды а нтропогенных воздействий на космическую среду , анализировать экологические перспективы деятельно сти в космосе , поскольку пренебрежение требов аниями э кологии и охраны окружающей среды может в конечном счете свести на нет плоды технического прогресса . Говоря о проблемах , связанных с загряз нением космического пространства , нельзя не у помянуть о выдвигаемых проектах отправки в космос высокотоксичных и рад иоактивных отходов наземных промышленных предприятий . Хотя , казалось бы , удаление таких отходов в космос более благоприятно для биосферы Зем ли , нежели их захоронение в шахтах или в глубинах океана (при условии , конечно , гарантии абсолютной безопасности и н адежности самой операции отправки отходов с Земли ), однако такие проекты требуют тщательного экологического обследования . Околоземное пространство в цел ом представляет собой весьма динамичную и нестабильную систему , которая под влиянием внешних воздействи и может переходить в неустойчивое состояние . П РОБЛЕМА КОСМИЧЕСКОГО МУС ОРА С космосом у нас п ривычно ассоциируется понятие “безбрежный” , однак о в известном смысле теснота в космосе уже действительно начинает ощущаться , и зде сь вновь невольно напрашивает ся аналогия с земными экологическими проблемами . Подобно тому как при малом количестве автомобиле й несколько десятков лет назад не стоял остро вопрос о загрязнении воздуха их . выхлопными газами и очень незначительной была опасность столкновений автомобиле й друг с другом , так и относительно малое до настоящего времени число запусков кос мических аппаратов не вызывает пока серьезных опасений по поводу космических “дорожно-тран спортных происшествий” . Однако в будущем — при строительстве и эксплуатации околозем ных производствен ных комплексов , при промышленном освоении Лун ы — ситуация может сильно измениться . Пот ребуется организация широкомасштабных грузовых п еревозок на трассе “Земля-космос” , на орбитах появятся крупногабаритные объекты , заметно в озрастет число искусственных объектов в околоземном космическом пространстве . Поэтому и основы рационального решения будущих кос мических транспортных проблем , включая их эко логический аспект , должны закладываться уже с ейчас . Современные мощные ракеты-носители при вы веде нии на орбиту полезной нагрузки м ассой в несколько десятков тонн расходуют топлива в 20 — -30 раз больше массы полезно го груза . Например , стартовая масса американск ой ракеты “Сатурн -5” составляла 2900 т , тогда как ее полезный груз — около 100 т . В результат е при каждом пуске м ощной ракеты выбрасывались в атмосферу сотни тонн продуктов горения . За счет сжигания топлива разных видов на Земле в атмосферу сейчас ежегодно поступает более 20 млрд . т углекислого газа и свыше 700 млн . т других газообразных сое динени й и твердых частиц , в том чи сле около 150 млн . т сернистого газа . Последн ий , соединяясь с атмосферной влагой , образует серную кислоту , что может приводить к выпадению так называемых кислотных дождей , отрицательно влияющих на растительный и живот ный мир . Я сно , что в глобальном масштабе выбросы в атмосферу , создаваемые при запуск е в течение года даже большего количества мощных ракет , ничтожно малы по сравнению с промышленными выбросами . Специально изучался и вопрос о возмож ном загрязнении атмосферы продукта ми сгор ания спутников , прекращающих свое существование в плотных слоях атмосферы . Правда , расчеты показывают , что даже при планируемом в ближайшие десятилетия расширении космической д еятельности сгорание спутников и других косми ческих аппаратов в плотных с лоях атмосферы не должно привести к ее силь ному загрязнению . Например , ожидаемое увеличение содержания окиси азота в верхней атмосфере составляет не более 0,05%. Не предвидится так же существенного накопления в атмосфере разли чных токсичных соединений за с ч ет такого сгорания . Можно , конечно , предполагать возможность л окального загрязнения атмосферы (и даже земно й поверхности , если продукты сгорания достигн ут ее ), хотя подобные эффекты не наблюдали сь . Тем не менее одним из требований , п редъявляемых к материа лам космических апп аратов , является выделение минимального количеств а токсичных веществ при сгорании в атмосф ере . ВОЗДЕЙСТВИЕ ЗАПУСКОВ КОСМИЧЕСКИХ РАКЕТ НА ОКОЛОЗЕМНУЮ СРЕДУ Уже в 60-х годах исследователи , проводив шие наблюдения ионосферы во время запус ков мощных ракет-носителей , обратили внима ние на необычные явления в ионосфере : посл е запуска ионосфера , казалось бы , исчезает вблизи следа ракеты , но через час-другой к артина нормальной ионосферы восстанавливалась . Бы ло высказано предположение , что газы, выбрасываемые в ионосферу при полете ракеты , “выталкивают” разреженную ионосферную пла зму . В результате в ионосфере образуется о бласть с пониженной плотностью плазмы - — “дыра” , которая после расплывания облака газа снова затягивается . Толчком к дальнейшем у исследованию явлений в ионосфере , сопровождающих запуски ракетносителей , стало обнаружение так называемо го “Скайлэб-эффекта” , который был выявлен при запуске в мае 1973 г . мощной ракеты-носителя “Сатурн -5” , выводившей в космос станцию “Скайлэб” . Двигате л и ракеты-носителя работали до высот 300- — 400 км , т . е . в F-области ионосферы , где располагается максимум ионизации ионосферы . Сопоставление же данных по концентрации электронов в ионосфере п ри запуске станции “Скайлэб” и за сутки до того показало , что эта концен трация после запуска ракеты-носителя уменьшилась на 50%, причем площадь возмущения в ионосфер е по данным наблюдений радиомаяков достигла приблизительно 1 млн . кв . км . Данные по ионосферным возмущениям при запусках мощных ракет-носителей подтвердили необходимость тщательного и всестороннего исследования воздействий существующих и перспе ктивных транспортных космических систем на ок олоземную среду . К настоящему времени проведе н также ряд экспериментальных исследований и модельных оценок влияния , которо е оказывают выбросы двигательных установок этих систем на химический состав атмосферы . Так , частицы аэрозоля , выброшенные двигате лями ракет-носителей , могут существовать в стр атосфере до года и более , что может ск азаться на тепловом балансе атмосферы . Кром е того , такие продукты сгорания , как соединения хлора , азота и водорода , являются катализаторами реакций с участием молекул озона и их роль в фотохимическом цикле озона велика , несмотря на их относительно малые концентрации в стратосфере . Ионосферу “загря зняют” не только запуски ракет-носителей . При полетах больших к осмических аппаратов , например орбитальных станци й , в результате микротечений и газоотделения материалов , а также работы различных борт овых систем образуется уже упоминавшаяся собс твенная атмо с фера космических аппарат ов , параметры которой могут существенно отлич аться от характеристик окружающей среды . По измерениям параметров среды возле станции “Скайлэб” и МТКК было зарегистрировано увелич ение давления возле этих космических аппарато в на 3 — 4 п о рядка по сравнению с давлением в окружающей атмосфере . Были отмечены также заметные изменения в нейт ральном и ионном составе , обусловленные газов ыделением материалов станции , в электромагнитных излучениях , потоках заряженных частиц . АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙС ТВИЯ НА ОЗОННЫЙ СЛОЙ Хотя озонный слой , защищающий Землю от вредного воздействия коротковолнового солнечног о излучения , располагается на высотах ~20-50 км , проблема образования так называемых "озонных дыр " постоянно упоминается в связи с за пусками мощных ракет-носителей . До настоящег о времени продолжаются споры между учеными относительно того , какие же факторы в н иабольшей степени способствуют разрушению озонно го слоя . В середине 70-х годов одна из мощны х отраслей промышленности США , производящая а эрозоль ные упаковки , содержащие фторхлоруглер оды (фреоны ), оказалась под угрозой ликвидации . В прессе публикации на тему “Атака н а фреоны” потеснили на время светские нов ости и сообщения уголовной хроники , а в редакции газет поступали требования об изъ ятии упако в ок с фреонами из п родажи . Губернаторы штатов Орегон и Нью-Йорк выступили с заявлениями о готовности подпи сать законопроект , запрещающий продажу аэрозольны х упаковок . Причиной всех этих событий стала стат ья известных специалистов по аэрономии Ф . Роланда и М . Молина в журнале “Нейчу р” (“Природа” ). В этой статье , названной “О возможных неблагоприятных последствиях , связанны х с попаданием фторхлоруглеродов в атмосферу” , авторы в результате модельных расчетов п ришли к выводу , что накопление фреонов в атмосфере может привести к уменьш ению стратосферного озона . Отмечалось , что это , в свою очередь , приведет к увеличению потока ультрафиолетового излучения Солнца у поверхности Земли и как следствие к во зможному увеличению заболеваний людей раком к ожи , гипертонией , н е врозами . Однако атака на фреоны натолкнулась н а стойкую защиту фреонов . От “нападающих” потребовали более точных оценок , поскольку ря д косвенных фактов , связанных с существование м и вариациями хлорсодержащих соединений в атмосфере , не давал особых основан ий бить тревогу . Более того , на озон могут оказывать воздействие и другие малые сос тавляющие антропогенного происхождения — наприм ер , соединения азота , которые также эффективно взаимодействуют с молекулами озона . Следует подчеркнуть , что проблема атмосфе р ного озона достаточно сложна и носит комплексный характер . Дело в том , что озон есть лишь отдельное (хотя и очень важное !) звено в сложной системе , которую представляет собой атмосфера . Достаточно сказат ь , что на содержание малых составляющих в стратосфер е , которые могут вступать в реакции с молекулами озона , оказывает влияние до 85 различных реакций одновременно . Параметры ряда важных реакций этой сложной “фотохимической кухни” пока еще не опред елены . В связи с этим упрощенные оценки того или иного эффект а в озонном слое без учета комплексного характера всей системы могут скорее обозначать остроту оп ределенного направления в решении проблем “оз онного щита” . Фреоны дают от 50 до 70% общего количества хлора , попадающего в стратосферу . Для сра внения можно ук азать , что основной ест ественный источник стратосферного хлора — - в улканические извержения - — обеспечивает поступле ние от 5 до 30% стратосферного хлора . Таким об разом , в стратосфере преобладает хлор антропо генного происхождения , и именно рост антропог енно г о вклада в общий баланс хлорсодержащих соединений будет определять содер жание хлора в стратосфере и его роль в дальнейшей эволюции озоносферы . По имеющимся оценкам , важную роль в балансе стратосферного озона играют и соед инения азота , которые обеспечивают до 70% ф отохимического стока молекул озона . Однако в отличие от хлора в общем балансе сое динений азота в стратосфере преобладают естес твенные , а не антропогенные источники . Можно сравнить различные антропогенные ис точники азота и хлора в стратосфере для того , чтобы оценить относительный вклад перспективных транспортных космических систем в баланс озона в стратосфере . Особо надо сказать о влиянии таких антропогенных воздействий на атмосферный озон , как ядерные взрывы в атмосфере и выз ванные ими геофизичес кие эффекты . Реально сть таких воздействий подтверждается наблюдениям и содержания озона в начале 60-х годов , когда такие взрывы в атмосфере были регул ярными . Эффекты уменьшения озона в атмосфере после взрывов отмечались в течение неско льких лет . В последни е годы исследованиям оз онного слоя уделяется весьма значительное вни мание в связи с обнаружением и наблюдение м в течение нескольких лет озонной дыры над Антарктидой . Не останавливаясь здесь по дробно на этих исследованиях , отметим , что их результаты свидет е льствуют о н аличии целого ряда естественных процессов в атмосфере , приводящих к образованию озонных дыр . ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКО ЛОЗЕМНОГО КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА Если бы во времена М . Фарадея , зало жившего в середине прошлого века основы у чен ия об электромагнетизме , какая-то цивил изация проводила поиски братьев по разуму , прослушивая электромагнитный эфир , то можно быть уверенными , что в районе Солнечной системы она никаких признаков земной цивил изации не обнаружила бы . Однако в наши дни при т аком поиске должно б ыть зарегистрировано в Солнечной системе “пят но” радиоизлучения , имеющее явно искусственную природу . Искусственное происхождение излучения подтвердилось бы и зависимостями излучений от времени и их спектральными характеристиками . Это и скусственное “радиопятно” , так контрастно выделяющееся на фоне радиоизлучения других небесных тел,— - наша планета . Есте ственное радиоизлучение в окрестности Земли с кладывается из различных источников : атмосферных электрических помех , теплового радио излу ч ения Земли , космического радиоизлуче ния , радиоизлучения Солнца и планет . Именно эти источники определяли характеристики электр омагнитного эфира во времена М . Фарадея . О днако в настоящее время земная цивилизация обеспечивает значительную долю радиоизлучени й в околоземном пространстве . Можно сказать , что цивилизация “шумит” во всех диапазонах радиоспектра — от очень низкочастотного (менее 30 кГц ) до сверхвыс окочастотного (более 3 ГГц ), заметно изменяя ест ественную электромагнитную обстановку около Земл и. Ис точниками искусственных радиоизлучен ий , хотя и малой интенсивности , являются т акже спутники и другие космические аппараты , вращающиеся вокруг Земли . Электромагнитный эфир в наши дни наст олько насыщен искусственными радиоизлучениями , чт о Международному сою зу электросвязи пришл ось “наводить порядок” , строго распределяя ча стотные диапазоны между различными потребителями . И все же в эфире “тесно” , и в этом легко убедиться , покрутив ручку настро йки радиоприемника . Таким образом , мы имеем дело со своеобразным “ э лектромагни тным загрязнением среды” — - в данном слу чае радиоэфира . При больших плотностях радиоизлучений (ко гда напряженность полей искусственной радиоволны сопоставима или превышает напряженность есте ственных полей в ионосферной плазме ) над о тдельными р адиостанциями , особенно в коро тковолновом диапазоне , наблюдаются заметные возде йствия искусственных радиоизлучений на параметры околоземной плазмы . Общая схема процессов , происходящих при воздействии мощного радиоизлучения на ионосфер у , такова . Электроны ионосферной плазмы , ускоряясь электрическим полем радиоволны , приобре тают дополнительную кинетическую энергию . Часть этой энергии они передают ионам и нейт ральным частицам посредством столкновений . В результате происходит увеличение средней кинетич еской э н ергии частиц плазмы , иными словами , происходит нагрев ионосферной плазм ы . Последний вызывает изменение проводимости плазмы и некоторых других параметров . В последнем случае возникают так назы ваемые нелинейные явления в ионосфере , связан ные с ее нагревом п роходящей радиовол ной , а этот нагрев влечет за собой изм енение концентрации электронов в зоне прохожд ения радиоволны . Характер протекания процессов воздействия существенно зависит от высоты . В F-области ионосферы нагрев сопровождается ум еньшением плотност и плазмы в резуль тате частичного ухода , “выталкивания” плазмы из нагретого пространства . В расположенных ни же Е - и D-областях нагрев плазмы вызывает увеличение электронной концентрации за счет того , что в нагретой плазме менее эффек тивно идет процесс элект р онной ре комбинации . На основании имеющихся данных можно п олагать , что “экологическая нагрузка” радиоизлуча ющих средств на ионосферу в настоящее вре мя невелика . Однако со временем , особенно над промышленно развитыми районами земного ша ра , эта возрастающая “нагрузка” может ка ким-то образом проявиться в ионосфере . В р езультате ионосфера над промышленными районами земного шара может несколько отличаться от ионосферы , скажем , над пустынями или океа нами . Насколько это окажется важным для ци вилизации — вопрос , н а который должны дать ответ будущие исследования “эколо гии” ионосферы . Если нелинейные явления при воздействии мощных ВЧ - и СВЧ-радиоволн проявляются пр еимущественно в ионосфере , то воздействие мощ ных низкочастотных излучений особенно заметно в магнитосфер е . Некоторые неожиданные п оследствия такого рода воздействий , имеющие я вно антропогенный характер , рассмотрены ниже . В июне 1980 г . в Будапеште во время очередной XXIII сессии КОСПАР было проведено за седание , тема которого была не совсем обыч ной даже для этой организации , правилом которой является представление и обсуждение только последних , самых “свежих” , данных экспериментальных исследований . “Круглый стол” — - так обычно называют обсуждение актуальных и спорных вопросов - — собрал ученых ра зных стран и р азличных • специально стей . Дискуссия , развернувшаяся за “круглым ст олом” , была посвящена вопросу о возможном влиянии электромагнитных излучений промышленных комплексов и систем связи на ионосферу и магнитосферу . Одним из поводов горячей дискуссии по служил так называемый эффект уикэнда (т . е . “конца недели” ), обнаруженный при прове дении измерений очень низкочастотных (ОНЧ ) эле ктромагнитных излучений на поверхности Земли и в космосе . Оказалось , что аналогичный эф фект был обнаружен и при анализе геомагни тных д анных . Интенсивность низкочастотных излучений во время уикэнда (т . е . в субботу и воск ресенье ) существенно уменьшается по сравнению с рабочими днями . Поскольку природа вряд ли “живет” в такт с недельным циклом деятельности челов ека , естественно предполож ить , что обнаруж енный эффект уикэнда в уровнях геомагнитной активности и ОНЧ-излучений представляет собо й своеобразное “эхо” производственной деятельнос ти земной цивилизации . Чем же можно объяснит ОНЧ-излучение ? Этот вопрос м ожно было бы решить довольно пр осто постановкой всего лишь одного эксперимента . Для этого достаточно было бы просто вы ключить на Земле все источники ОНЧ-излучений , т . е . электростанции , промышленные предприятия , и посмотреть , что при этом “делается” в околоземном пространстве . Увы , так ой “простой” эксперимент з а пределами возможностей не только ученых , но и цивилизации . Но выход может быть найден на пути тщательных патрульных наблю дений и измерений параметров околоземной сред ы , а также путем постановки специальных ко нтролируемых экспер и ментов с ОНЧ-излу чениями. МОНИТОРИНГ ОКОЛОЗЕМНОГО КОСМИЧЕС КОГО ПРОСТРАНСТВА Хотя экология околоземного пространства к ак наука сама по себе еще только заро ждается и ее представления и методология в окончательном виде пока не определены , в то же время она уже достигла оп ределенной степени “зрелости” , характеризуемой пе реходом от наблюдения к эксперименту , к ак тивным методам исследования окружающего мира . Действительно , в настоящее время происходит п остепенный переход к использованию активных м етодов иссле д ований околоземной среды , когда околоземное пространство из объекта наблюдений превращается в своего рода гига нтскую природную лабораторию , используемую ученым и для различных целей . Можно сравнить околоземное космическое пр остранство со своеобразной плазм енной уст ановкой , которая открывает уникальные возможности для экспериментаторов при исследованиях плаз менных процессов в космосе . Термин “активные эксперименты” подчеркивает различие новых методов исследования околозем ного пространства по сравнению с тра д иционными наблюдательными пассивными методами , пр и которых проводятся только измерения парамет ров среды . При использовании активных методов изучается реакция околоземной среды на к онтролируемое возмущение , производимое путем инже кции плазмы , нейтрального газа , пучков частиц и электромагнитных излучений . Поэтому иногда эксперименты в космосе , связанные с использованием активных методов , называют к онтролируемыми . Это подчеркивает связь между откликом среды и начальным возмущением , парам етры которого контрол и руются . В зависимости от степени возмущения с реды активные эксперименты могут быть разделе ны на две группы . К первой группе отно сятся эксперименты типа меченых атомов , котор ые практически не возмущают среду , а в основном “трассируют” процессы и явления . Э ксперименты второй группы предполагают ос уществление локальных “дозированных” возмущений среды . Наконец , что весьма важно , активные эк сперименты дают информацию для оценки масштаб ов антропогенных воздействий и их последствий , а также для установления “эко логичес ких границ” космических экспериментов и произ водственной деятельности в космосе . Понятие “экологические границы” используется для обозначения ограничений “...на такие в оздействия , которые приводят к нежелательным возмущениям планетарной и космическ ой сре ды или к разрушению уникальных космических объектов” Ценную информацию для решения проблем экологии околоземного пространства дали и эксперименты по воздействию на ионосферную и магнитосферную плазмы мощных радиоизлучений , результаты которых были ра ссмотрены нами ранее . Таким образом , хотя сегодня экспериментал ьная экология околоземного пространства делает свои первые шаги , она , безусловно , будет развиваться дальше в связи с ее огромным значением для изучения и прогноза антроп огенных явлений в около земном пространств е , для определения “экологических границ” исс ледовательской и производственной деятельности в околоземной среде . Ближайшее будущее позволи т уточнить предмет , методологию и принципы экспериментальной экологии околоземного пространст ва . Ра ссматривая околоземное космическое пространство” как часть окружающей природной среды , целесообразно распространить на экологию этого пространства основные представления и концепции , которые были развиты в экологии биосферы . В основе экологии природной ср е ды лежат наблюдения и контроль , или , как принято называть , мониторинг антро погенных изменений состояния окружающей среды . Согласно представлениям о мониторинге при родной среды , развитым в работе , важнейшими задачами мониторинга являются наблюдение и кон троль состояния природной среды с помощью существующих геофизических служб ; оценк а качества природной среды с помощью сист емы разработанных критериев антропогенных воздей ствий и выработка приоритетов для принятия эколого-экономических и социальных мер с ц е лью обеспечения рационального природ опользования ; разработка научно обоснованного про гноза антропогенных воздействий на окружающую среду . Мониторинг базируется на системе наблюден ий и контроля природной среды . Для контрол я загрязнении в нашей стране созда на и функционирует Общегосударственная система наблюдений и контроля за загрязненностью объе ктов природной среды (ОГСНК ). Все возрастающую роль в комплексном м ониторинге природной среды играют дистанционные методы исследований , наблюдения и контроля с исп ользованием космической техники . В рамках космического мониторинга проводя тся наблюдения и контроль загрязнений и а нтропогенных воздействий на биосферу , для чег о используются снимки , получаемые на борту орбитальных станций , и данные дистанционного зондиро вания земной поверхности и атмо сферы Земли с борта различных космических аппаратов . Космический мониторинг обладает ряд ом важных преимуществ по сравнению с друг ими методами наблюдения и контроля загрязнени й природной среды , обеспечивая высокий уровен ь об о бщения данных по загрязнению среды , глобальный охват антропогенных эффект ов , оперативность получения информации по эко логической ситуации в различных областях земн ого шара . Космический мониторинг существенно дополняет наземные , самолетные и корабельные ср е дства наблюдений и контроля пр иродной среды и позволяет объединить данные о состоянии окружающей среды на основе информации , полученной из космоса . Возвращаясь к проблемам экологии околозем ного космического пространства , отметим , что ц елесообразно для обо значения всего круга вопросов , связанных с контролем только ан тропогенных воздействий , использовать термин "мони торинг " околоземного космического пространства . Эт им подчеркивается отличие этого термина от определения космического мониторинга , смысл и назн а чение которого пояснены выш е . По аналогии с рассмотренными ранее проб лемами мониторинга биосферы задачи мониторинга околоземного космического пространства можно о пределить следующим образом : наблюдение и кон троль изменений состояния околоземного пространс т ва в результате антропогенных во здействий ; выработка критериев антропогенных возд ействий на это пространство и методов оце нки качества состояния околоземной среды как части природной среды , разработка прогноза возможных последствий возрастающей антропоген н ой "нагрузки " на околоземное косм ическое пространство . Мониторинг околоземного космического простра нства должен основываться на проведении регул ярных измерений и наблюдений наиболее важных параметров , характеризующих "качество " околоземной космической сре ды и ее изменения в результате антропогенных воздействий . При этом сразу возникает вопрос : какие параметр ы надо измерять и с какими требованиями к пространственной и временной частоте изм ерений ? Ведь контроль антропогенных факторов и явлений в околоземном космическом пространстве затруднен из-за значительной естес твенной изменчивости среды , неопределенности и многообразия источников и факторов естественно го и антропогенного происхождения , влияющих н а околоземное пространство . При этом необходимо решить ком пле кс проблем , связанных с разработкой методик и технических средств контроля , подготовкой и организацией систем наблюдений и измерен ий . Основой контроля околоземной космической среды должны стать прямые и дистанционные измерения параметров околоземного к о смического пространства с использованием аппаратуры , установленной на космических аппарата х , поскольку только космические средства набл юдений могут обеспечить глобальный и оператив ный контроль за состоянием околоземной среды в естественных условиях и при а нтропогенных воздействиях . С использованием критериев антропогенных воздействий можно будет определить возможные диапазоны антропогенных изменений параметров око лоземного пространства . Совокупность этих критери ев , применяемых для определения “качества” ок олоземной среды как части природной с реды , вместе с данными прогноза антропогенных воздействий на околоземное космическое прост ранство явится основой для экологоэкономических оценок . НАИБОЛЕЕ ОСТРЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ Рассмотренные выше различные ан тропог енные воздействия на околоземное космическое пространство изучены к настоящему времени дал еко не полностью , а их степень опасности с точки зрения воздействия на биосферу и возможного изменения характеристик околоземн ой космической среды существенно р а зличны . Наиболее изученной к настоящему времени является проблема космического мусора . От успешного решения этой проблемы зависит во зможность дальнейшего развития космической деяте льности человечества . Дополнительные теоретические и экспериментал ьные ис следования необходимы для понимани я механизмов образования озонных дыр . Следует указать , что уже сейчас уделяе тся очень большое внимание обеспечению "эколо гической чистоты " ракетно-космической техники . Относительно электромагнитного заг рязнения околоземн ого космического пространс тва можно отметить , что оно не представляе т пока значительной угрозы как для состоя ния биосферы , так и для состояния самой околоземной среды . В связи с упомянутой возможностью воз никновения неустойчивостей в околоземной космиче ск ой среде необходимо подчеркнуть , что задача определения предельно допустимых уровне й воздействия на околоземную среду может быть названа главной задачей исследований бли жайших нескольких лет . Эта задача является чрезвычайно актуальной по отношению к антр о п огенным воздействиям всех видов , и от ее скорейшего решения зависят как дальнейшее развитие космической деятельности человечества , так и обеспечение существования современной цивилизации.