Некоторые аспекты разработки концепции аппаратно-технологического обеспечения экологической безопасности космодрома «Восточный»

Наиболее информативными вычисления являются в том случае, когда количество групп уменьшится до пяти. Результаты вычислений на данном шаге отображены в таблице 3.

Полученные группы необходимо выстроить таким образом, чтобы группа 1 имела наименьшее значение выбросов и наименьшую численность, группа 5 - наибольшее значение обоих признаков (см. таблицу 4).

Библиографический список

Как видно из таблицы, наибольшая техногенная нагрузка (по численности населения и по количеству выбросов) приходится на Бийский район.

Данные, полученные в исследовании, могут быть полезны при учете и планировании экологических мероприятий по охране окружающей среды, а также при распределении средств, выделяемых на данные мероприятия.

1. Экология: юридический энциклопедический словарь / под ред. С.А. Боголюбова. - М., 2001.

2. Чепурных, Н.В. Управление окружающей средой в странах ОЭСР / Н.В. Чепурных, А.Л. Новоселов, И.Ю. Огнев. - М.,

2007.

Bibliography

1. Ehkologiya: yuridicheskiyj ehnciklopedicheskiyj slovarj / pod red. S.A. Bogolyubova. - M., 2001.

2. Chepurnihkh, N.V. Upravlenie okruzhayutheyj sredoyj v stranakh OEhSR / N.V. Chepurnihkh, A.L. Novoselov, I.Yu. Ognev. - M., 2007.

Статья поступила в редакцию 15.07.12

УДК 911.52

Alekseev I.A., Sambros V.V. SOME ASPECTS OF THE DEVELOPMENT OF THE CONCEPT OF HARDWARE TECHNOLOGY ENVIRONMENTAL SAFETY COSMODROME «EAST». This article describes some aspects of the design concepts of hardware and technology to ensure environmental safety of the launch sites. Principles of structure and functioning of specific hardware systems are designed in relation to the territory being built spaceport “East” with specific launch vehicles, which will start with him.

Key words: concept of ecological safety of the space centers, hardware and technology environmental security, «Vostochny» of launching site, reducing the level of effects of rocket and space activities on the environment.

И.А. Алексеев, канд. географ. наук, доц., начальник отдела организации научной деятельности Благовещенского гос. пед. ун-та, E-mail: alexeyev@bgpu.ru; В.В. Самброс, начальник отдела ФГУП «ЦЭНКИ», E-mail: ecolog@roscosmos.ru

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ РАЗРАБОТКИ КОНЦЕПЦИИ АППАРАТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ КОСМОДРОМА «ВОСТОЧНЫЙ»

В статье содержатся некоторые аспекты концепции разработки аппаратно-технологического обеспечения экологической безопасности функционирования космодромов. Принципы устройства и функционирования конкретных аппаратных комплексов разработаны применительно к территории строящегося космодрома «Восточный» с учетом специфики ракет-носителей, которые будут стартовать с него.

Ключевые слова: концепция экологической безопасности функционирования космодромов, аппаратно-технологическое обеспечение экологической безопасности, космодром «Восточный», уменьшение уровня воздействий ракетно-космической деятельности на окружающую среду.

Информационные технологии, в полной мере интегрированные в функциональную сферу современного общества, значительной своей частью зависят от систем космического обеспечения передачи аналоговых и цифровых данных, дистанционного наблюдения и зондирования географической оболочки Земли и других технологий. Но поддержание современного уровня развития информационных технологий, дальнейшее их развитие невозможны без постоянного их обеспечения в результате ракетно-космической деятельности: несмотря на значительное увеличение срока службы космических кораблей, систем и спутников, они всё же со временем приходят в негодность для использования и их необходимо заменять. Исходя из этого тезиса можно утверждать, что до следующего скачка в развитии космических техники и технологий запуск космических аппаратов на орбиту с помощью ракет-носителей неизбежен. В настоящее время в российском ракетостроении четко оформились две многократно апробированные системы космических ракет-носителей - «Протон» с использованием топливной пары «гептил -тетраоксид азота» и «Союз» с использованием на первой и второй ступенях топливной пары «керосин Т-1 или РГ-1(нафтил) и кислород». Кроме того, в стадии разработки и проектирования находится также использующая топливную пару «керосин и кислород» система «Ангара». Все ракеты-носители оказывают акустическое и химическое (загрязнение атмосферного воздуха и территории стартового комплекса компонентами ракетных топлив (КРТ) и продуктами его сгорания) воздействие на компоненты окружающей среды. До настоящего времени не разработаны новые принципы устройства и функционирования средств выведения космических аппаратов на орбиту, коренным образом отличных по энергетичности и эффективности от принципов,

разработанных в 50-70-х годах XX столетия. Это свидетельствует об избыточности и достаточности, эффективности конструкции ракет-носителей, и какое-либо ее изменение не вызовет снижения уровня воздействия их при старте на компоненты окружающей природной среды. К тому же техническое решение снижения уровня загрязнения атмосферного воздуха КРТ и продуктами его сгорания и снижения уровня акустического воздействия неизбежно вызовет снижение мощности ракетных двигателей. Соответственно более эффективным путем уменьшения уровня воздействий ракетно-космических систем на окружающую среду и снижения уровня экологического риска их нештатного функционирования будет оборудование основных центров, в которых наиболее в полной и значительной мере проявляются их негативные воздействия, - космодромов - специальными аппаратно-технологическими комплексами. При этом разработка аппаратного и технологического обеспечения экологической безопасности должна осуществляться с учетом специфики каждого типа ракет-носителей, стартующих с конкретных космодромов, специфики технического и технологического устройства космодромов и их природного окружения. Так как в настоящее время начинается строительство объектов наземной космической инфраструктуры космодрома «Восточный», разработка концепции, проектирование и последующее создание аппаратнотехнологического обеспечения экологической безопасности при штатных и нештатных ситуациях функционирования космодрома наиболее эффективны применительно к новому, строящемуся космодрому. В последующем применение апробированных концепции, принципов технологии разработки и создания нового типа экологической инфраструктуры возможно применительно к другим космодромам России и мира.

Основным источником загрязнения воздушной, почвенно-эдафической, гидрологической и биологической среды в пределах космодрома и сопредельных территорий являются КРТ и продукты их сгорания. Соответственно необходим анализ динамики и трансформации ракетных топлив, их компонентов и продуктов их сгорания на природные компоненты. На космодроме «Восточный» будут построены стартовые комплексы для ракетно-космических систем «Союз-2» и «Ангара», которые используют топливную пару «керосин - кислород». Анализ источ-

ников научной литературы и научно-технической информации показал отсутствие научно обоснованных и достоверных данных о химической трансформации, скорости перемещения в системах ландшафтов смешанных и подтаежных лесов ракетных топлив РГ-1, Т-1 и их компонентов. Этот аспект воздействия КРТ на ландшафт должен в каждом конкретном случае стать предметом предварительного исследования путем организации и проведения натурного эксперимента. Однако известно, что керосин в подавляющем большинстве случаев при попадании

Рис. 1. Карта-схема размещения устройств экологической безопасности на территории Свободненского и Шимановского районов Амурской области

Рис. 2. Карта-схема размещения устройств обеспечения экологической безопасности функционирования космодрома «Восточный» на территории Амурской области

Рис. 3. Принципиальная схема плотины-испарителя

Рис. 4. Принципиальная схема плотины-дозатора

Рис. 5. Принципиальная схема устройства станции почвенно-субстратной фильтрации

Рис. 6. Принципиальная схема устройства установок низко- и высотно-воздушного распыления жидких сорбентов и контрреагентов нафтила

в почву в условиях ландшафтов широколиственных лесов, степей и др. практически не разлагается и имеет незначительную величину реакционной способности и практически неизмененным выводится из пределов водосборной площади ландшафта с грунтовыми, а в последующем и с поверхностными водами. Поэтому основным направлением разработки и проектирования устройств и объектов аппаратно-технологического обеспечения экологической безопасности космодромов должны быть разработка и проектирование систем улавливания и сорбирования КРТ в пределах водосборной площади с целью недопущения попадания веществ-загрязнителей в более крупные водотоки, особенно в те, которые используются для водоснабжения городов.

Несмотря на наличие в перечне объектов проектируемого космодрома «Восточный» очистных сооружений, полигонов хранения и заводов переработки ТБО, экологические риски функционирования космодрома не уменьшаются. Проектируемые типовые очистные сооружения предназначены для очистки нормированных стоков производственной, бытовой и ливневой канализации. Однако основной экологической проблемой могут стать утечки и воздушно-капельное рассеивание нефтепродуктов с последующим просачиванием, инфильтрацией и стоком в толще почвогрунтов с последующим поступлением их в водотоки и выносом текучими водами.

Для отработки методик формирования и использования системы снижения экологических рисков и вреда при штатном функционировании объектов и систем космодрома, ликвидации последствий ЧС техногенного и природного характера как в пределах космодрома, так и сопредельных территорий (рис. 1-2) предлагается проектирование и создание следующих устройств: системы заградительно-боновых и сорбционных станций в пределах русла р.Зеи (рис. 1-2); плотин-испарителей (рис. 3) на участках среднего течения рек Гальчиха, Каменушка, Иур, Ора; плотин-дозаторов (рис. 4) на участках нижнего течения рек Большая Пёра, Гальчиха, Каменушка, Иур, Ора; системы станций почвенно-субстратной фильтрации (рис. 5); установок низко-и высотно-воздушного распыления жидких сорбентов и контрреагентов РГ-1, Т-1 и продуктов их сгорания (рис. 6); разработка универсальных, экологически безопасных сорбентов (адсорбентов и абсорбентов на гидрофобной основе) компонентов нафтила стационарного и мобильного воздушного распыления, водноречной и почвенной фильтрации.

Плотины-испарители предназначены для уменьшения стока воды, адсорбции и абсорбции нафтила в русле малых рек (Гальчиха, Каменушка, Иур, Ора), водосборная площадь которых находится в зоне прямого воздействия объектов космодрома «Восточный». Как показывают данные многих исследований, керосин, проходя через толщу почвогрунтов, практически не разлагается и не реагирует с органоминеральными комплексами. Поэтому после инфильтрации через почвогрунты он обязательно поступит в пределы живого сечения водотоков. Учитывая низкую плотность керосина, для его улавливания можно применять прямой, механический сбор его с поверхности живого сечения водотоков и первичные адсорбцию и абсорбцию керосина и других компонентов нафтила различными экологически безопасными химическими комплексами при обязательном уменьшении скорости течения и общего уменьшения величины стока воды. Наиболее оптимальным вариантом локализации плотин-испарителей являются участки среднего течения малых рек территории. Это позволит уменьшить риск попадания компонентов нафтила в крупный водоток (р. Зея), который используется для водоснабжения таких городов, как Свободный и Благовещенск, путем временной изоляции малых территорий при использовании плотин-дозаторов.

Плотины-дозаторы предназначены для временного прекращения стока в русле рек, водосборные бассейны которых расположены в пределах зоны воздействия объектов космодрома. Наиболее удобным и оптимальным является расположение плотин-дозаторов на участках русла рек в пределах нижнего течения, ниже плотин-испарителей. Тем самым плотины-дозаторы позволят в случае попадания в почвогрунты и внутренние воды экстремально значительного количества керосина временно изолировать такие реки, как Большая Пёра, Гальчиха, Каменушка, Иур, Ора. Плотины-дозаторы имеют максимально простое устройство: основными частями являются бетонное тело плотины и водоводы, которые закрываются запирающим механизмом. Запирающий механизм представлен пластиной из железобетона с металлической нержавеющей рамой и устройством её по-

шаговой регулировки. Устройство пошаговой регулировки включает шаговый электродвигатель с шаговым приводом запирающего механизма. При этом возможна установка датчиков в системе привода для определения степени закрытия водоводов. Система энергообеспечения предусматривает сетевое подключение и наличие дублирующей энергосистемы с аккумуляторным блоком, инвертором и блоком солнечных батарей. В выводной части водовода предусматривается установка механического песчано-сетчатого фильтра и химического фильтра с сорбентами компонентов нафтила.

Система заградительно-боновых и сорбционных станций в пределах русла р.Зеи предназначена для сбора и сорбции компонентов нафтила, которые в случае развития каких-либо экстремальных и нештатных ситуаций (при разрушении плотин-испарителей и плотин-дозаторов, падения ракеты-носителя и др.) попали в результате грунтового и прямого стока в пределы живого сечения р. Зеи. Заградительно-боновые блоки не требуют разработки, т.к. существует несколько стандартизованных их типов. Предполагается (для удобства обслуживания) разместить заградительно-боновые станции, перегородив русло р. Зеи в районе автомобильного моста через р.Зею федеральной трассы «Амур». Сорбционные станции предполагается приурочить к системам заградительно-боновых станций. Технический проект сорбционных станций предполагает проектирование полу-притопленных химических ловушек с сорбентным наполнением на гидрофобной основе.

Установки низко- и высотно-воздушного распыления жидких сорбентов и контрреагентов РГ-1, Т-1 и продуктов их сгорания (рис. 6) являются эффективными устройствами, предназначенными для распыления сорбентов ракетных топлив (на основе керосина) и продуктов их сгорания - в случае штатного старта ракеты-носителя, и КРТ - в случае нештатного, аварийного старта непосредственно на поверхность стартовой площадки, в приземном слое атмосферы (до высоты 50 м от поверхности), и на высоте от 100 до 400 м. Кроме сорбентов КРТ через стационарные установки можно распылять и воду, запуская и ускоряя тем самым процессы развеивания продуктов сгорания КРТ и самоочищения нижней части тропосферы от сгоревших и выброшенных несгоревшими ракетных топлив. Также подобные установки можно использовать и как альтернативу стандартным пожарным гидрантным установкам-распылителям, которые на космодроме «Байконур» являются обязательным атрибутом каждого «стартового стола». Стационарные вышки-распылители позволят при незначительных энергозатратах быстро и эффективно распылить сорбенты КРТ и воду в значительном объёме воздуха, тем самым снизив степень риска загрязнения окружающей среды нефтепродуктами.

Универсальные, экологически безопасные сорбенты (адсорбенты и абсорбенты) компонентов нафтила стационарного и мобильного воздушного распыления, водно-речной и почвенной фильтрации могут быть разработаны и апробированы совместно ФГбОу ВПО «БГПУ» и ИвЭП СО РАН. Несущей основой адсорбентов и абсорбентов проектируется либо гидрофобный полимер, либо универсальный наполнитель (например, активированный уголь в комплексе с брикетированными цеолитами). Предполагается компоновать сорбенты в сменные либо металлические, либо полимерные блоки многоразового использования, которые можно размещать в непосредственной близости от стартовой площадки, создавая дополнительный защитный контур (рис. 5) Кроме того, для уничтожения и изолирования керосина возможно использование патентованных и многократно апробированных препаратов и сорбентов, таких как бактериальный препарат «Фежел-био», нетканый волокнистый сорбен-тный материал «Монтесор» (в почвах и природных водах территории), сорбентный материал «Сорбонафт», сорбент на основе гидролизного лигнина (в природных водах территории) и пр.

Предложенные аппаратно-технологические решения обеспечения экологической безопасности функционирования проектируемого космодрома «Восточный» являются первым шагом в разработке концепции «экологичного космодрома» и позволят снизить уровень экологических рисков при аварийных и штатных пусках ракет-носителей. Детальная разработка, проектирование и создание подобной экологической инфраструктуры на космодроме «Восточный» позволят апробировать и в дальнейшем применять ее принципиальные положения в организации работы других космодромов.

Статья поступила в редакцию 05.07.12