Оценка и прогнозирование техногенного воздействия ракетно-космической техники на подстилающую поверхность и нижнюю атмосферу в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей

Экологическая безопасность (ЭБ) — одна из стратегических задач любого государства. Усиливающееся в последнее время техногенное воздействие на окружающую среду (ОС) ставит вопросы экологической безопасности по их важности в один ряд с вопросами политической и экономической стабильности.

Одним из важнейших источников экологических проблем техногенного характера является ракетно-космическая деятельность (РКД).

Отрицательное воздействие ракетно-космической деятельности на ОС проявляется прежде всего на территориях космодромов и прилегающих к ним областей и регионов.

Анализ опыта эксплуатации ракетно-космической техники (РКТ) показывает, что проблема обеспечения ЭБ космодромов чрезвычайно сложна. Это обусловлено как большим разнообразием загрязнителей, воздействием ракетно-космической деятельности практически на все геосферы (атмосферу, гидросферу и другие природные среды), многочисленностью источников загрязнений, так и недостаточной изученностью их воздействий на ОС и человека.

Известны многочисленные работы, выполненные в организациях Министерства природных ресурсов России, Росгидромета, Минобороны России, Российского авиационно-космического агентства и других научных учреждениях, в которых рассмотрен целый ряд вопросов по разработке методов обеспечения ЭБ деятельности космодрома. Можно указать, в частности, работы В.А. Коптю-га, Ю. А. Израэля, В. А. Красилова, Б. Н. Порфирьева, С. П. Хурса и др. 1−12], посвященные общей постановке вопроса экологической безопасности, а также работы ряда организаций — ЦНИИМАШ, НПО «Тайфун», РНЦ «Прикладная химия», ВНПП «Эрток», 4ЦНИИ МО РФ, ЭЦ МО РФ и др. 13−24], в которых ис5 следуется воздействие на ОС конкретных загрязнений, связанных с ракетно-космической деятельностью.

Известный зарубежный опыт в области экологической безопасности космодромов связан с районами падения (РП) отделяющихся частей ракет-носителей (ОЧРН), находящимися в акваториях океанов. Поэтому для отечественных космодромов, как правило, континентальных, он не приемлем.

В то же время пока не в полной мере решены вопросы организации и управления ЭБ деятельности космодрома и прилегающих к ним регионов, отсутствуют эффективные методы и средства экологического контроля и мониторинга, снижения и ликвидации последствий загрязнения подстилающей поверхности и нижней атмосферы в РП ОЧРН, а также информационного обеспечения ЭБ ракетно-космической деятельности.

В условиях ресурсных и финансовых ограничений, что характерно для настоящего времени, актуальной является научная задача разработки специального методического обеспечения, которое позволило бы оперативно получать достоверные прогнозные оценки и обосновывать на их основе оптимальные управленческие решения по обеспечению экологической безопасности в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей.

Анализ показывает, что обеспечение экологической безопасности районов падения отделяющихся частей ракет-носителей представляет наибольший практический интерес, поскольку в ходе штатной эксплуатации ракетно-космической техники происходит реальное механическое (ступенями ракет и ракет-носителей) и химическое (компонентами ракетных топлив) загрязнение подстилающей поверхности и нижней атмосферы в РП. При использовании известных приемов для получения соответствующих оценок с целью принятия управленческих решений требуются значительные затраты сил, средств, финансовых ресурсов и времени.

Цель работы:

Разработка и внедрение в управление экологической безопасностью космодрома «Плесецк» методического аппарата оценки и прогноза экологической 6 обстановки в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей для повышения эффективности обеспечения экологической безопасности путем снижения нагрузки на подстилающую поверхность и нижнюю атмосферу РП.

Основные задачи исследований включают:

1. Разработку методического обеспечения оценки и прогнозирования экологической обстановки в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей, а именно:

— методики оценки экологической обстановки в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей;

— комплекса методик прогнозирования загрязнения подстилающей поверхности и нижней атмосферы в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей;

— методики ранжирования районов падения отделяющихся частей ракет-носителей по потенциалу опасности загрязнения.

2. Разработку методических рекомендаций по оптимизации финансовых затрат для обеспечения ЭБ районов падения отделяющихся частей ракетносителей.

3. Исследование состава и определение основных требований к средствам экологического контроля (СЭК) и информационной системе обеспечения ЭБ районов падения отделяющихся частей ракет-носителей.

Научная новизна работы:

— как результат обобщения опыта сформулирована система показателей и критериев оценки экологической обстановки в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей;

— разработана методика оценки экологического состояния ОС в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей;

— предложен методический аппарат для прогнозирования загрязнения подстилающей поверхности и нижней атмосферы в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей при изменении параметров техногенной нагрузки и принятия решения о наилучшем способе ее минимизации при разработке 7 новых ракетно-космических систем;

— разработана методика ранжирования районов падения отделяющихся частей ракет-носителей по потенциалу опасности загрязнения, позволяющая определять экономически целесообразную стратегию экологических мероприятий в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей при ограниченном объеме их финансирования.

Практическое значение полученных результатов исследований заключается в создании методики оценки загрязнения районов падения отделяющихся частей ракет-носителей и в предоставлении экологическим службам космодромов необходимых методических приемов для оценки экологической обстановки в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей и разработки практических рекомендаций по ее улучшению. Практическую ценность имеет также комплекс методик прогнозирования риска загрязнения районов падения отделяющихся частей ракет-носителей, который позволяет определить экологические последствия планируемой техногенной нагрузки с учетом реализации новых ракетно-космических технологий (РК технологий) с целью выявления наиболее эффективных способов их компенсации при ограниченном ресурсе финансовых средств.

Под РК технологиями понимаются технологии решения научных, народнохозяйственных и военных задач, которые реализуются на земле и в космосе с применением ракетной техники и космических аппаратов.

Разработанный справочно-информационный фонд данных (СИФД) может быть использован для уточнения прогнозных оценок при управлении экологической безопасностью районов падения отделяющихся частей ракет-носителей.

Методика ранжирования районов падения отделяющихся частей ракет-носителей по потенциалу опасности загрязнения позволяет рационально распределить работы по обследованию и очистке районов падения отделяющихся частей ракет-носителей при наличии финансовых ограничений.

Практическую ценность имеют разработанные автором тактико8 технические требования к средствам войскового экологического контроля: укладке эколога, подвижной экологической лаборатории, судовому и самолетному комплексам средств экологического контроля, разработанных с учетом специфики загрязнений ОС космодрома.

Методические рекомендации по оценке и оптимизации затрат на обеспечение экологической безопасности районов падения отделяющихся частей ракет-носителей позволят обосновано планировать и распределять ассигнования на указанные цели.

Разработанные в работе методики носят базовый характер и могут быть применены для решения задач сертификации ракетно-космических комплексов по стандартам ISO 14 000. Предложенные способы описания, анализа и прогнозирования экологической ситуации могут быть использованы и для решения задач управления ЭБ других объектов и территорий как военного, так и гражданского назначения.

Результаты исследований реализованы в:

НИР «Оценка степени экологической опасности военных объектов, вооружения и военной техники (основные подходы и критерии)». Шифр «Дрозд» ;

НИР «Анализ исследований и методических подходов к оценке и прогнозированию экологического состояния элементов природной среды, подверженных воздействию РКД». Шифр «Инициатива» — методическом пособии по военно-экономическому анализу средств обеспечения экологической безопасностиучебнике для курсантов высших учебных заведений Министерства Обороны Российской Федерации (МО РФ) «Военная экология» — справочном пособии «Экологические проблемы и риски воздействий ракетно-космической техники на окружающую природную среду» ;

ТТЗ на ОКР по созданию укладки эколога (шифр «Инспектор-К»), подвижной экологической лаборатории (шифр «Бювар-К»), судового комплекса средств экологического контроля (шифр Твоздь-К"), авиационного экологиче9 ского’комплекса (шифр «Красногорец»).

Личное участие автора в получении научных результатов, изложенные в диссертации.

Все научные результаты, положенные в основу диссертации, получены автором либо самостоятельно, либо при его непосредственном участии. Из работ: в которых он участвовал в качестве соавтора, в диссертацию вошли только те результаты, в получении которых автор принимал непосредственное творческое участие на всех этапах работы.

На защиту выносится:

1. Структура методического обеспечения оценки и прогнозирования экологической обстановки районов падения отделяющихся частей ракет-носителей.

2. Совокупность методик оценки экологической обстановки, прогнозирования загрязнения подстилающей поверхности и нижней атмосферы в районах падения ОЧРН и ранжирования районов падения.

3. Научное обоснование состава и основных тактико-технических требований к средствам войскового экологического контроля.

Достоверность результатов исследования. Достоверность разработанных методик подтверждена в ходе подготовки и проведения штатных пусков ракет-носителей, экологической экспертизы перспективных ракетно-космических комплексов, экологических обследований территории космодрома и РП ОЧРН, практической отработки элементов средств экологического контроля на ряде военных объектов, выполненных при личном участии автора.

Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались на научных чтениях, посвященных изучению наследия К. Э. Циолковского, заседаниях XXIV, XXV, XXVI академических чтениях по космонавтике, Третьем международном конгрессе «АЭРОКОСМОС-2000», Четвертом международном конгрессе «ЭК ВАТЭК-2000», Совместной российско-американской конференции по защите окружающей среды при осуществлении военной деятельности (Сан-Антонио, США, 1999 год), научно-методической конференции в Военной.

10 академииРВСН им. Петра Великого, научно-практическом семинаре 4 ЦНИИ МО РФ, научно-практической конференции МЧС России (в 2001 году).

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения.

Основные результаты докладывались и обсуждались на международных и Всероссийских конференциях и семинарах, изложены в 18 научных работах, опубликованных диссертантом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В результате проведенных исследований в работе решены задачи методического, аппаратурного и информационного обеспечения экологической безопасности ракетно-космической деятельности применительно к районам падения отделяющихся частей ракет-носителей в условиях ограниченных финансовых ресурсов. Обоснован состав методического обеспечения оценки и прогнозирования экологической обстановки в РП ОЧРН.

Разработаны методики оценки экологической обстановки, прогнозирования загрязнений подстилающей поверхности и нижней атмосферы РП ОЧРН, а также ранжирования РП по потенциалу опасности.

Проведена оценка экологической обстановки в районах падения ОЧРН и определено, что она соответствует «напряженной» величине. Предложены меры для стабилизации экологической обстановки в РП.

Дан прогноз оценки загрязнения РП ОЧРН и предложены различные технические решения для снижения техногенной нагрузки и увеличения сроков эксплуатации РП при заданном уровне экологической безопасности.

Методический подход к оценке РП по потенциалу опасности загрязнений позволил сформировать стратегию работ по обследованию и мониторингу их со значительным экономическим эффектом.

С целью получения исходных данных, необходимых для практического применения разработанного методического аппарата, обоснованы состав и основные требования к информационной системе и средствам экологического контроля.

С учетом ограниченности бюджетных средств и временного ресурса разработаны методические рекомендации, позволяющие рационально распределять финансовые средства на обеспечение экологической безопасности РП ОЧРН.

Научные и практические результаты работы реализованы:

— в методике «Оценки состояния экологической обстановки на полигоне (космодроме), в РП ОЧРН и на сопредельных территориях», утвержденной Начальником экологической безопасности ВС РФ 20.02.98 г.;

— в методике «Методика экологического обследования территорий районов падения и мест падения отделяющихся частей ракет-носителей в районах падения», утвержденной Начальником экологической безопасности ВС РФ 17.08.01 г.;

— при проведении комплексных экспериментальных исследований воздействия пусков ракет «Тополь-М» на ОС;

— в методическом пособии по военно-экономическому анализу средств обеспечения экологической безопасности;

— в учебнике для курсантов ВУЗов МО РФ «Военная экология»;

— в справочном пособии «Экологические проблемы воздействия ракетно-космической техники на окружающую природную среду».

Разработанные методики использованы при создании:

— плана проведения экологических обследований в районах падения отделяющихся частей ракет и информирования органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации, утвержденного Министром обороны РФ 22.12.98 г.;

— программы экологического обследования и мониторинга территорий РП ОЧРН космодрома «Плесецк» на период 2002;2005 гг., утвержденной в 2000 г.

Средства экологического контроля прошли апробацию в войсках и на космодромах (укладка эколога — в СКВО, РВК в Косово и Боснии, МВО, ВМФсудовая лаборатория — на Ладожском озере, ЛенВМБподвижная лабораторияпрошла полевые испытания, авиационный экологический комплекс — во время летно-экспериментальных работ в районе космодрома «Плесецк»).