ВЛИЯНИЕ  ПУСКОВ  КОСМИЧЕСКИХ  РАКЕТ  НА  КЛИМАТ  В  РЕСПУБЛИКЕ  КАЗАХСТАН

Сейдагалиев  Марат  Какимжанович

студент  4  курса  кафедра  «Конструкция  и  испытания  летательных  аппаратов»  филиала  «Восход»  МАИ, 
РФ,  г.  Байконур

E  -mail:  mkc9494@gmail.com

Генаев  Роман  Владимирович

студент  4  курса  кафедра  «Конструкция  и  испытания  летательных  аппаратов»  филиала  «Восход»  МАИ, 
РФ,  г.  Байконур

Абильдаева  Кенжегуль  Жалгасбаевна

научный  руководитель,  старший  преподаватель  кафедры  Б11  –  «Конструкция  и  испытание  летательных  аппаратов»  филиала  «Восход»  МАИ, 
РФ,  г.  Байконур

Космонавтика  была  и  остается  одной  из  немногих  сфер  деятельности  людей,  которая  обречена  на  постоянное  к  себе  внимание.  Так  было,  так  есть  и  так  будет.  Хотим  мы  этого  или  не  хотим.  Сопротивляемся  мы  этому  или  способствуем  всеобщему  интересу.

Но  порой  возникаю  разные,  чуть  ли  не  фантастические,  предположения  на  изменение  климата  Земли,  на  погоду,  вплоть  до  глубокого  повреждения  здоровья.  Попробуем  разобраться  в  этих  вопросах.

Начнем  с  того,  что  температура  горения  компонентов  ракетного  топлива  (КРТ)  в  камерах  сгорания  жидкостных  ракетных  двигателей  (ЖРД)  составляет  величину  3200…3500  °С  [2,  c.  86]  (для  сравнения  температура  плавления  железа  –  1539°С!).  Продуктами  сгорания  керосина  и  жидкого  кислорода  в  ракетах-носителях  (РН)  «Союз»  и  «Зенит»  является  СО2  (углекислый  газ)  и  Н2О  (вода).  Продуктами  реакции  горения  несимметричного  диметилгидразина  –  НДМГ  –  (СH3)2N2H2  и  азотного  тетраксида  –  АТ  –  (N2O4),  которые  применяются  в  РН  «Протон»,  «Циклон»,  «Днепр»,  являются  N2  (газообразный  азот,  его  содержание  в  атмосферном  воздухе  80  %),  CO2  и  H2O.  Кроме  того,  в  объемном  соотношении  количество  вступающего  в  реакцию  окислителя  N2O4  несколько  превышает  стехиометрический  состав.  Образующаяся  в  незначительном  количестве  двуокись  азота  NO2  аналогична  той,  которая  образуется  при  прохождении  молнии  через  атмосферу  и  используется  растениями  в  качестве  связанного  азота.  Оставшиеся  в  топливных  баках  1  ступени  гарантийные  запасы  КРТ  уничтожаются  на  высоте  60…40  км  и  до  земли  не  долетают.  Этот  процесс  отслеживается  средствами  наземной  регистрации  полетной  телеметрической  информации,  и  эта  операция  проводится  для  всех  ступеней  РН  (например,  полет  РН  «Протон-М»  составляет  584  сек,  а  контроль  телеметрических  признаков  ведется  до  700-й  секунды).

Для  уменьшения  гарантийного  запаса  применяются  системы  управления  соотношением  компонентов  топлива,  основанные  на  измерении  уровня  жидкости  в  баках  или  на  измерении  расходов  КРТ  через  двигатель.  Система  автоматического  одновременного  опорожнения  баков  (СОБ)  существенно  снижает  потребные  гарантийные  запасы  топлива,  что  дает  возможность  увеличить  полезную  нагрузку  несмотря  на  дополнительное  увеличение  массы  ракеты  из-за  бортовой  аппаратуры  системы  СОБ  [2,  c.  135].  Поскольку  геометрические  размеры  бака  и  датчика  уровня  СОБ  отличаются  от  расчетных,  то  на  заводе-изготовителе  проводится  тарировка  для  определения  фактического  положения  датчиков  и  их  взаимного  смещения  в  баках  «О»  и  «Г»  одной  ступени,  а  с  датчиками  остатков  КРТ  –  для  определения  фактических  объёмов  под  ними.

Тарировка  баков  проводится  на  гидростендах,  оборудованных  весами  с  точностью  взвешивания  ±0,05  %,  гидросистемы  для  заполнения  и  слива  баков  имеют  отсечные  клапаны  со  временем  срабатывания  не  более  0,5  с.  Баки  заполняются  дистиллированной  водой  или  другой  технологической  жидкостью  с  точностью  замера  температуры  ±  0,1  °С.  Температура  окружающего  воздуха  измеряется  с  точностью  ±0,5  °С,  барометрическое  давление  ±5  мм  рт.  ст.,  плотность  технологической  жидкости  ±0,005  г/см3.  Работу  проводят  при  заполнении  и  сливе  жидкости.  Для  повышения  точности  тарировку  проводят  несколько  раз  (n=3).  Таким  образом,  у  РН  «Протон-М»  при  стартовой  массе  702  тонны,  гарантийный  запас  КРТ  в  первой  ступени  составляет  740  кг  АТ  и  320  кг  НДМГ  при  дозе  заправки  315  тонн  окислителя  и  120  тонн  горючего.  При  модернизации  этой  ракеты  особое  внимание  было  уделено  улучшению  экологических  показателей,  в  частности,  для  уменьшения  невырабатываемых  остатков  топлива  было  изменено  положение  и  конструкция  заборных  устройств  баков  горючего  первой  ступени.  Первый  пуск  состоялся  7  апреля  2001  года.  Но  концепция  модернизации  предусматривает  этапность:  1й  –  в  2004  году,  2й  –  в  2007  году,  3й  –  в  2008  году,  в  настоящее  время  разработан  и  реализуется  4й  этап.

Двигательные  установки  РН  «Протон-М»,  «Днепр»,  «Циклон-2»,  «Зенит»  выполнены  с  дожиганием  или  по  «замкнутой  схеме»,  т.  е.  отработавшее  в  турбине  (конструктивно  входит  в  состав  турбонасосного  агрегата,  подающего  КРТ  в  двигательную  установку)  рабочее  тело  поступает  в  камеру  сгорания,  где  происходит  его  догорание  при  оптимальном  соотношении  «Г»  и  «О»  и  химическая  энергия  всего  топлива,  имеющегося  на  борту  ракеты  используется  полностью  для  создания  тяги  [5,  c.  84].  Иначе  говоря,  выброса  не  отработавших  компонентов  топлива  в  окружающую  среду  в  процессе  полета  РН  не  происходит.

О  влиянии  полета  ракеты-носителя  на  климат  региона.

1-я  ступень  РН  работает  120–130  сек.  и  поднимает  ракету  на  40…60  км  при  наклонной  дальности  400…450  км  и  выброс  200…400  тонн  горячих  (3000  °С!)  газов  CO2  и  H2O  вряд  ли  может  повлиять  на  климатические  условия  региона,  тем  более  что  на  такой  высоте  атмосфера  практически  отсутствует  [1,  c.  60].  Чтобы  сделать  объективный  вывод  о  влиянии  полета  ракеты  на  дождливую  погоду  летом,  бураны  зимой,  влажность,  необходимо,  зная  о  предстоящем  запуске,  поинтересоваться  прогнозом  погоды  в  местном  метеобюро  на  ближайшие  сутки  и  сравнить  прогнозируемые  и  полученные  данные,  а  также  посмотреть  прогноз  по  солнечной  активности  и  магнитным  бурям.  На  космодроме  «Байконур»  пуски  ракет  к  каким-либо  изменениям  погоды  даже  в  зоне  расположения  пусковых  установок  РН  не  приводят,  о  чем  прекрасно  знает  персонал  стартовых  и  технических  комплексов.  И  в  подтверждение  этих  слов  Агенство  «Новости  –  Казахстан»  06.09.2010  г.  передало  заявление  заместителя  генерального  директора  Казгидромета  Анаргуль  Калеловой:  «Запуски  ракет  –  носителей  с  космодрома  «Байконур»  не  влекут  за  собой  изменение  климата  в  Казахстане.  Специальная  группа  делала  замер  за  день,  во  время  и  через  один  день  после  запуска  ракет.  Прямого  влияния  между  запусками  ракет  и  какими-то  изменениями  в  погоде  сейчас  не  наблюдается.  Ежегодно  Казгидромет  направляет  в  район  запуска  экспедиции,  которые  по  ведущему  потоку  ветра  замеряют  и  скорость,  и  влажность,  и  общее  состояние  всех  экологических  параметров.  По  нашим  наблюдениям,  по  крайней  мере,  отклонений,  экстремальных  ситуаций  нет.»

Ракетно-космическая  деятельность,  как  и  любой  другой  вид  хозяйственной  деятельности  оказывает  влияние  на  окружающую  среду  на  всех  этапах  -  от  подготовки  к  пуску  и  пуска  РН  до  утилизации  упавших  на  землю  её  отделяющихся  частей.  Но  по  сравнению  с  рядом  других  промышленных  производств,  например,  нефтяной,  химической,  металлургической,  авиационной  отраслями  масштаб  воздействия  на  окружающую  среду  и  потребление  природных  ресурсов  можно  считать  незначительным. 

Достаточно  привести  пример.  Выбросы  загрязняющих  веществ  от  стационарных  источников  в  Карагандинской  области  в  2010  году  составили  687  тыс.  тонн,  что  выходит  по  509  кг  этих  выбросов  на  душу  населения.  Всё  это  несомненно  и  влияет  в  целом  на  экологию  региона,  и  на  здоровье  жителей.  Обращаем  внимание  на  тот  факт,  что  над  Карагандинской  областью  ракеты  пролетают  на  высоте  более  100  км  1–2  раза  в  месяц,  а  в  то  же  время  на  высоте  от  3  км  до  10  км  ежедневно  пролетают  десятки  вертолетов,  реактивных  и  турбовинтовых  самолетов,  у  которых  горючее  –  керосин,  температура  горения  которого  1800…2100  °С,  а  полнота  сгорания  –  97…98  %!  И  никто,  в  том  числе  и  пресса,  на  них  внимания  не  обращает.

Байконур  важен  не  только  для  России,  но  и  для  нашей  страны.  И  речь  идет  не  только  о  финансовой  стороне  вопроса,  хотя  сумма  в  115  млн.  долларов  составляет  почти  3  %  государственного  бюджета.  В  первую  очередь,  нельзя  забывать  о  том,  что  космодром  является  градообразующим  предприятием,  обеспечивая  работой,  образованием  и  средствами  к  существованию  десятки  тысяч  казахстанцев,  проживающих  как  в  самом  городе,  так  и  в  его  окрестностях  (по  состоянию  на  2011  год  в  городе  Байконуре  зарегистрировано  около  70  тысяч  человек,  из  них  40  %  –  граждане  РФ,  57  %  –  граждане  РК,  остальные  –  граждане  других  государств),  в  поселках  Акай  и  Тюратам,  а  также  в  Кызылорде,  Шымкенте,  Таразе,  Павлодаре.

Список  литературы:

1. Добровольский  М.В.  Жидкостные  ракетные  двигатели:  учеб.  для  вузов.  –  М.:  МГТУ  имени  Н.Э.  Баумана,  2006.
2. Дорофеев  А.А.  Основы  теории  тепловых  ракетных  двигателей:  учеб.  для  вузов.  –  М.:  МГТУ  имени  Н.Э.  Баумана,  1994.
3. Жубатов  Ж.Т.  Экологическая  безопасность  деятельности  космодрома  «Байконур»  –  М.:  Алматы,  2011.
4. Сивухин  Д.В.  Общий  курс  физики.  Т.  I.  Механика.  –  М.:1979. 
5. Уманский  С.П.  Ракеты-носители.  Космодромы:  учеб.  для  вузов.  –  М.:  Рестарт,  2001.