Электромагнитное воздействие от ракетно-космической деятельности и авиационного комплекса

УДК 332.36

DOI: 10.24411/1728-323X-2019-14022

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ОТ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И АВИАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА

Е. В. Надежкина, доктор биологических наук, профессор, Московский авиационный институт (МАИ), mnoc_konf@mail.ru, Москва, Россия, О. В. Тушанина, к. т. н, директор, доцент, Московский авиационный институт (МАИ), dekan6@mai.ru, Москва, Россия

В статье представлены результаты исследования электромагнитного воздействия от ракетно-космической деятельности на примере космодрома «Плесецк» и авиационного комплекса на примере аэропорта Остафьево.

Авторы рассматривают влияние электромагнитного загрязнения на окружающую природную среду; ими проанализировано влияние электромагнитных полей на здоровье человека. Показано, что длительный эффект от электромагнитных источников с различной длиной волны при умеренной интенсивности (не превышающий предельно допустимых уровней) вызывает изменения раздражительности зрительных, обонятельных и вестибулярных анализаторов, а также развитие функциональных нарушений в нервной системе с нерезко выраженными сдвигами в эндокринно-обменных процессах и состава крови, могут присутствовать трофические нарушения. Авторами подробно рассматриваются основные антропогенные источники электромагнитных воздействий от объектов ракетно-космической и авиационной деятельности.

The article presents the results of research of electromagnetic effect from space rockets in the case study of the Plesetsk Space-launch Complex and the effect from aircraft in the case study of Ostafievo Airport.

The authors consider the influence of electromagnetic pollution on the environment and analyze the effect of electromagnetic fields on human health. It is shown that the prolonged effect from the electromagnetic sources with various wave length at moderate intensity does not exceed maximum allowable concentration and causes changes of the irritability of visual, olfactory and vestibular analyzers, the development of functional disorders in the nervous system with unrefined shifts in endocrine-metabolic processes and blood composition, and the trophic disturbances. The main anthropogenic sources of electromagnetic objects are considered in detail.

Ключевые слова: космодром Плесецк, аэропорт Остафьево, электромагнитное излучение, СВЧ-излучение, экологические последствия, мощность.

Keywords: Plesetsk Cosmodrome, Os-tafievo Airport, electromagnetic radiation, microwave radiation, environmental effects, power.

Введение. Электромагнитное загрязнение — один из мощных факторов, негативно влияющих на окружающую природную среду и человека из-за непрерывного воздействия и стремительного роста. Человека в течение всей своей жизни сопровождают электромагнитные излучения. Малая энергия электромагнитного излучения необходима для существенного влияния на функционирование организмов. При интенсивности более 10 мВт/см3 возникают тепловые эффекты [3].

Самыми распространенными заболеваниями от электромагнитных излучений являются заболевания сердечно-сосудистой и кровеносной системы (30—50 %) — это: атеросклероз, инфаркт миокарда, тромбозы, заболевания печени, глазные болезни, психические расстройства и онкологические болезни [2].

Целью нашего исследования было изучение электромагнитного воздействия от ракетно-космической и авиационной деятельности.

Объекты и методы. Экологическая оценка электромагнитной обстановки начинается с учета радиоизлучаемых источников, мест расположения продолжительности работы излучателей и др. Объектами исследования были космодром Плесецк и аэропорт Остафьево.

Космодром Плесецк обеспечивает часть Российских космических программ, связанных с оборонными, прикладными, научными и коммерческими пусками непилотируемых космических аппаратов. Он расположен в центральной части Архангельской области, простираясь с севера на юг на 45 км и с востока на запад на 82 км, его общая площадь составляет 1762 км2. С территории с 1966 года по настоящее время выведены на орбиты свыше 2000 космических аппаратов различного назначения, проведено около 1600 пусков ракет-носителей и около 500 пусков межконтинентальных баллистических ракет, испытано более 11 космических ракетных комплексов и 60 типов космических аппаратов.

Вторым объектом был аэродром Остафьево. Он расположен в 4 км на запад от г. Щербинка Московской области, в 7,5 км от МКАД и примыкает к району Южное Бутово. Функционирует аэродром с 1942 года и является собственностью Министерства Обороны Российской Федерации и Газпрома. Основными типами самолетов, базирующимися на аэродроме, являются воздушные судна: Як-42, Як-40, Ан-24, Ан-74, вертолет Ми-8, а также зарубежные суда: Ра1соп-900, В-734.

Результаты и обсуждения. Основными источниками электромагнитного излучения районов эксплуатации ракетно-космической техники (РКТ) являются радиотехнические системы, работающие в УВЧ- и СВЧ-диапазонах, обладающие очень высокой мощностью, до 1000 кВт в импульсе. Такие диапазоны частот характеризуются переходом энергии электромагнитного поля в другие виды энергии, например в тепловую, особенно в биологической ткани. Этот переход происходит с очень высокой эффективностью.

Воздействие СВЧ-излучения на биоту природных комплексов оценивается интенсивностью излучения, которая выражается через плотность потока мощности. Так, в районах командно-измерительных комплексов (КИК) космодрома Плесецк возможно аномальное распространение радиоволн, называемое сверхреакцией, которая чаще всего наблюдается в летнее время как утром, так и вечером.

Экологические последствия микроволновых излучений определяются частотой и мощностью. Низкоинтенсивные электромагнитные излучения с плотностью потока мощности 0,5 мВт/см2 в УВЧ-диапазоне характерны для природных источников, например, галактических радиоизлучений, они оказывают стимулирующее воздействие на растения и приводят к повышению биопродуктивности экосистемы. Для мощных микроволновых излучений других частот экологические последствия могут быть отрицательными. При интенсивном облучении происходят снижения фотосинтетической активности в листьях деревьев, а также повышение частот хромосомных отклонений и снижение прорастаемости семян. Однако для биоты также характерна и адаптация к СВЧ-излучению. Причем интенсивность микроволновых излучений от радиотехнических систем космодрома падает в зависимости от удаления источника излучения. Рабочие диапазоны частот радиотехнических систем командно-измерительных комплексов космодрома лежат близко к частотным диапазонам галактического радиоизлучения на волне 18 см, т. е. 1612, 1665, 1667, 1720 МГц. Причем плотность потока мощности на расстоянии десятка метров снижается.

КИК Плесецка имеет электромагнитное излучение мощностью в импульсе в 50 кВт при частоте 2,6 ГГц. Многочисленными источниками доказано, что нарушения, вызываемые воздействием электромагнитных полей на человека, проявляются в первую очередь со стороны высшей нервной деятельности и биоэлектрической активности мозга, а также нарушается работа эндокринной, иммунной и репродуктивной систем человека. Доказаны отчетливые реакции клеток мозговой ткани при м одулировании СВЧ-полей 150—450 МГц частотами от 1 до 20 Гц. При интенсивности микроволн 0,1—1 мВт/см2 обнаружен выход ионов кальция из мозговой ткани, что препятствует нормальному развитию костей у детей и подростков. Происходит также утечка из клеток гемоглобина, дыхательного пигмента крови, который обеспечивает перенос кислорода из легких в ткани. Данное биологическое действие микроволн объясняется наличием тепловых эффектов, возникающих при интенсивности более 10 мкВт/см2 [1—3].

К сожалению, опасности облучения подвергаются не только люди, работающие на излучающей аппаратуре, но и люди, по каким-либо причинам оказавшиеся в зоне излучения антенн. Такие ситуации возникают при неправильном расположении КИК космодрома по отношению к местам пребывания людей. Поэтому внешняя граница санитарно-защитной зоны космодрома Плесецка определена на высоте 2 м от поверхности земли, ПДУ ЭМП для личного состава не превышает 10 мкВт/см2 и установлена в радиусе 350 м от фазового центра антенного поста. И зоной ограничения застройки является территория, непосредственно прилегающая к внешней границе санитарно-защитной зоны, где величина электромагнитных полей не превышает ПДУ, установленные для личного состава. Плотность потока мощности от излучающих антенн КИК, поднятых на достаточную высоту на расстоянии 50—400 м, не превышает нескольких десятков мВт на 1 см3.

На космодроме для внешне траекторных измерений при запуске ракеты космического назначения используется комплекс «Кама-Н». Он предназначен для траекторных измерений в активном режиме по сигналам ретранслятора, зона ограничения застройки установлена в радиусе 700 м при высоте застройки не более 25 м. В целях исключения неблагоприятного воздействия электромагнитных полей при работе станции на личный состав, размещение радиолокационной станции выполнено таким образом, чтобы ответственные секторы работы проходили в стороне от постоянно эксплуатируемых зданий. Однако профессиональную деятельность специалистов космодрома сопровождают техногенные электромагнитные излучения, которые представляют гигиеническую проблему. На диапазон частот от 30 кГц до 300 ГГц приходится наибольшая доля гигиенической нагрузки личного состава.

Наиболее высокой плотностью потока мощности СВЧ-излучения обладают станции слежения за космическими аппаратами дальнего космоса с высокоапогейными искусственными спутниками Земли (ИСЗ). Расположение центров дальней космической связи на сравнительно низких широтах и значительное рассеивание их по долготе обеспечивают максимальную зону видимости космических аппаратов и повышенную точность определения траектории полета по результатам навигационных измерений.

Результаты измерений вблизи источников ЭМИ, находящихся на борту различной авиационной техники, показали, что интенсивность излучения колеблется от 100 до 1000 Вт. Достаточно высокие уровни интенсивности излучения могут создаваться в зоне перекрещивания ЭМИ от нескольких радиолокационных станций.

№ 4,2019

23

Из года в год энерговооруженность РЛС растет. Прирост мощности генераторов электромагнитной энергии, особенно для военной авиации, каждые 5 лет увеличивается на 30 %, поэтому в радиусе до 50 м от некоторых станций интенсивность излучения может достигать от 400 до 800 Вт/м2. Периодическое воздействие электромагнитного поля на человека приводит к стойким изменениям гормонального статуса и генетической структуры. Наиболее интенсивно электромагнитные поля воздействуют на органы с большим содержанием воды. Так, при интенсивности воздействия антропогенного электромагнитного излучения наблюдаются различные офтальмологические заболевания, вплоть до полной потери зрения.

Перегрев особенно вреден для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или недостаточным кровообращением — это мозг, глаза, почки, желудок, желчный и мочевой пузыри. Развитие болезней глаз, ожоги роговицы и особенно катаракты — это одно из специфических поражений, вызываемых электромагнитными излучениями радиочастот в диапазоне от 300 МГц до 300 ГГц. Длительное действие ЭМИ различных диапазонов длин волн при умеренной интенсивности (не выше ПДУ) вызывает изменение возбудимости зрительного, обонятельного и вестибулярного анализаторов, а также развитие функциональных расстройств в функциональной нервной системе, с нерезко выраженными сдвигами эндокринно-обменных процессов и состава крови, что характеризуется острыми г оловными болями, повыше -нием или понижением давления, снижением частоты пульса, нервно-психическими расстройствами, а также могут присутствовать трофические нарушения — это снижение массы тела, ломкость ногтей и выпадение волос.

Источником электромагнитного излучения аэропорта Остафьево является радиотехническое оборудование, это:

• Ближние и дальние радиомаяки.

• Курсовой радиомаяк.

• Глиссадный радиомаяк.

• Контрольный диспетчерский пункт.

В аэропортах электромагнитная обстановка определяется в основном излучением мощных радиолокационных станций, к ним относятся наземные обзорные радиолокационные станции, работающие в диапазонах ультравысоких и сверхвысоких частот.

Существуют национальные и международные нормативы уровней ЭМП в зависимости от диапазона для населения близлежащей зоны к ним и на рабочих местах.

Результаты измерений в аэропорте Остафьево показали, что создаваемые поля электромагнитных излучений не оказывают воздействие на районы размещения производственных территорий, а также не превышают ПДУ для населения на прилегающих селитебных территориях.

Так, зона ограничения по фактору электромагнитного излучения находится на высоте 2 м, и 9,5 и 53,9 м. Также высоты взяты из условий, что в ближайшей к передающим радиотехническим объектам (ПРТО) жилой застройке имеются жилые дома наибольшей высоты: с юга в поселке Остафьево — 3 этажа (4 и 9,5 м), а с севера — на территории деревни Язово — 17 этажей (или 53,9 м).

Объект радиолокационной системы посадки аэродрома Остафьево имеет наибольшую зону сверхнормативного воздействия ЭМИ. Расчетный размер санитарно-защитной зоны РСП и зоны ограничения застройки составляет 1270 м. Действие посадочных радиолокаторов на аэродроме направлено вдоль линий взлет-посадка ± 15°, поэтому его санитарно-защитные зоны и заключение о соответствии образуют два сектора: 076° и 256°, т. е. существующая жилая застройка в их границы не попадает.

Заключение. Таким образом, создаваемые поля ЭМИ на обоих объектах (космодроме Плесецк и аэродроме Остафьево) не оказывают воздействия на районы размещения производственных помещений, и, тем более, не превышают ПДУ для населения на прилегающих селитебных территориях.

Библиографический список

1. Шатров Я. Т. Обеспечение экологической безопасности ракетно-космической деятельности, г. Королев ЦНИИмаш, 2010, ч. 3, 308 с.

2. Ревич Б. А. Экологическая эпидемиология. Москва: Академия 2004, 384 с.

3. Исаков В. И. Экология. Военная экология. — М.—Смоленск: ИД Камертон, 2006. — 724 с.

ELECTROMAGNETIC IMPACT FROM ROCKET-SPACE ACTIVITY AND AVIATION COMPLEX

E. V. Nadezhkina, Ph. D. (Biology), Dr. Habil, Professor, Moscow Aviation Institute (MAI), mnoc_konf@mail.ru, Moscow, Russia, O. V. Tushavina, Ph. D. (Engineering), Director, Associate Professor, Moscow Aviation Institute (MAI), dekan6@mai.ru, Moscow, Russia

References

1. Shatrov Ya. T. Obespechenie ekologicheskoj bezopasnosti raketno-kosmicheskoj deyatelnosti [Ensuring environmental safety of rocket and space activities]. Korolyov, TsNIImash, 2010, Ch. 3, P. 308. [in Russian]

2. Revich B. A. Ekologicheskaya epidemiologiya [Environmental epidemiology]. Moscow, Akademiya. 2004. P. 384. [in Russian]

3. Isakov V. I. Ekologiya. Voennaya ekologiya [Ecology. Military ecology]. Smolensk: ID Kamerton, 2006. P. 724. [in Russian]