Современная ракета-носитель гораздо менее эффективна, чем паровоз
Экологические проблемы космической техники и деятельности становятся все актуальнее. Самые лучшие стратегии будущего не могут быть реализованы без перехода к более эффективным и экологичным технологиям. У космонавтики колоссальный потенциал, необходимый для безопасности и устойчивого развития человечества. Однако отрасль отстала в экоразвитии, не является лидером в области «зеленых» технологий и в новом общемировом процессе перехода к «зеленой» экономике и «зеленому» росту.
Проблемы экологической безопасности и экологизации космической деятельности (КД) становятся все более актуальными. В мире идет переход от грязной и расточительной «коричневой» экономики к новой – «зеленой», к «зеленым» технологиям и «зеленому» развитию. Автор занимается их исследованиями с 90-х годов XX века и опубликовал ряд работ. Наиболее известна книга в соавторстве с профессором М. Власовым «Экологическая опасность космической деятельности» (1999).
«Зеленой» экономике была посвящена всемирная конференция «Рио+20» под эгидой ООН в июне 2012 года в Рио-де-Жанейро. «Зеленая» энергетика, «зеленое» строительство, «зеленый» транспорт становятся новой и модной реальностью и прообразом «зеленого» будущего. В качестве примера – «зеленый» самолет. А где же «зеленая» космонавтика и возможны ли «зеленые» космическая техника, технологии, деятельность? Какой должна быть стратегия перехода к «зеленой» космонавтике?
«Зеленые» технологии и «зеленая» космонавтика (определения идеального образа)
«Зеленые» технологии – это технологии, позволяющие осуществлять цели деятельности при минимуме потребления ресурсов и минимуме загрязнения окружающей среды. Они имеют миссию экологизации техники и деятельности, являются мощными катализаторами перехода к новому технологическому укладу, трансформации технологических сфер деятельности, экономики и общества.
«Зеленая» космонавтика в идеале должна использовать только «зеленые» технологии, реализуя цели КД при минимуме ресурсов и загрязнений.
Почему космонавтика отстала в экологическом развитии?
В апреле 2012 года Роскосмос представил проект новой стратегии космической деятельности, разработанной в индустриально-рыночной парадигме: поднять промышленность, восстановить инфраструктуру, усилить контроль качества, увеличить долю на мировом рынке. Об охране окружающей среды и экобезопасности не было ничего, кроме борьбы с космическим мусором на околоземной орбите, что противоречило новой государственной политике РФ в области экологического развития. Это вызвало публичную критику проекта, в том числе через механизм «Открытого правительства». В апреле 2013-го президент России утвердил основы новой государственной политики КД, где есть положения об охране окружающей среды (ОС) и многое другое.
Чрезвычайно важно определить: какие у России цели и стратегия в космосе? Летим на Луну, осваиваем Марс? В чем потребности общества, как должна их удовлетворять космическая отрасль? Какой должна быть ее структура, как организовать работу и эффективно использовать ресурсы?
Однако с нынешней космической техникой, имеющей военный генезис, созданной на принципах и технологиях полувековой давности, никакие стратегии, политики, оргструктуры, деньги и даже новые космодромы не помогут. Есть еще более сложная проблема.
Современная ракета-носитель (РН) гораздо менее эффективна, чем паровоз: из 100 процентов стартовой массы лишь один – три процента – полезная нагрузка, 90 процентов – топливо (зачастую это сверхтоксичный несимметричный диметилгидразин, НДМГ, – гептил, доставшийся в наследство от холодной войны), остальные один – девять процентов – фрагменты конструкции, летящие после срабатывания и отделения в районы падения. В отличие от «традиционной» космической точки зрения с экологической точки зрения ракета – это экологически грязная и экономически расточительная технология. Именно в результате массового применения человечеством таких технологий за полвека космической эры возникли и нарастают загрязнения поверхности Земли и околоземного космического пространства.
Высоки риски аварий при пусках ракет, вероятность неудачи ~ 0,03–0,05, то есть три – пять запусков аварийные (в среднем каждый 25-й). Кстати, в авиации КПД самолетов на порядок выше (~ 40%), а безопасность полетов – на три-четыре порядка выше, чем РН. Если для автомобильного топлива давно действуют экостандарты (Евро-1, 2, 3, 4, 5), то для ракетного их нет. Космическая отрасль в России и во всем мире не спешит их вводить. Более того, в нашей стране чрезмерно увлеклись коммерческими запусками устаревших гептиловых ракет, что явилось одним из негативных факторов, приведших к отставанию в развитии и обновлении техники.
Классификация и оценка экологичности техники, технологий, отраслей
В развитие подхода, опубликованного в 2007 году, предлагаются новый подход и модель, позволяющие дать классификацию и оценку экологичности («зелености») техники, технологий, процессов, отраслей в пространстве (координатах): «потребление, воспроизводство природных ресурсов» – «загрязнение, разрушение, очистка, восстановление ОС». В упрощенном виде модель представлена на рисунке.
 |
Предлагается классификация экологичности технологий из четырех классов (цветов): А – «белые», В – «зеленые», С – «коричневые», В – «черные». Границы между классами А и В, В и С (серый пунктир), С и D (черный пунктир), а также внешняя граница класса D (мелкий пунктир) условны. Они могут меняться, смещаясь влево и вниз, с учетом изменения представлений, ужесточения «правил игры» («зеленых» стандартов и др.).
Анализируя технологии, можно получить оценки спектров технологий объектов техники и всей отрасли. Интегральный эколого-технологический спектр (ИЭТС) технического объекта, отрасли можно представить как спектр реализованных в них технологий, где каждый из классов имеет свою долю. В общем случае ИЭТС отрасли может охватывать несколько экологических режимов (ЭР) и классов технологий в различных пропорциях, на полном жизненном цикле и с охватом всей техники, технологий и процессов, которые относятся к данной отрасли, в том числе в историческом контексте. Чем экологичнее (зеленее) отрасль, тем меньше в ИЭТС черного и коричневого цветов и тем больше спектр смещен в зеленую зону.
Существует область наилучших доступных технологий (НДТ) L для отрасли N, которая значительно меньше ее ИЭТС. Причем далеко не все НДТ являются «зелеными», что обусловлено существующим технологическим укладом, отражает сложную коллизию реальной структуры и деятельности отрасли, переходный процесс от «черных» и «коричневых» технологий к «зеленым».
Оценка экологической безопасности коррелирует с ИТЭС.
Экологическая безопасность в данной модели подразделяется на четыре уровня, соответствующих классам технологий (от «белого» до «черного»), и при охвате нескольких классов должна оцениваться по худшему показателю.
Применительно к космической технике и технологиям на примере горючего в составе топлив, применяемых в РН, классы технологий выглядят так: «черные» – гептиловые РН (НДМГ + азотный тетраксид), «коричневые» – керосиновые РН (керосин + кислород), «зеленые» – водородные РН (водород + кислород), «белые» – перспективные принципиально новые («безракетные») техника и технологии (электромагнитные, гравитационные и др.). В качестве фантастического прообраза: «белая и пушистая» инновационная «гравицаппа» из советского фильма «Кин-Дза-Дза!» (1986 год).
По предварительной оценке, в космической отрасли явно преобладают «черные» и «коричневые» технологии и соответствующие технические объекты.
Управление процессом экологизации космической техники и уровнем экологической безопасности должно осуществляться через управление спектром применяемых технологий. Но для начала предстоит произвести инвентаризацию всего спектра технологий, применяемых в отрасли, и оценить конкретные пропорции и тенденции.
Какой экологический цвет у нового космодрома Восточный?
Создание космодрома Восточный (основная территория ~ 1000 кв. км, из бюджета России выделяются ~ 300 млрд руб., 1-й запуск РН «Союз-2» по плану в 2015 году, а в 2018-м – 1-й пилотируемый полет) идет по указу президента РФ, имеет важное значение для реализации новой госполитики КД, развития и безопасности Амурской области, Дальневосточного федерального округа (ДФО) и всей страны. У нового российского космодрома длинная и сложная предыстория: на этом месте с 60-х годов XX века была дивизия Ракетных войск стратегического назначения (РВСН) Министерства обороны (МО) СССР (далее – в составе РВСН МО РФ), в начале 90-х ее расформировали, затем на ее базе создали космодром Свободный (1996–2006). Из-за ряда причин этот космодром не получил развития (всего пять запусков спутников твердотопливными ракетами) и по решению президента России в 2006 году был закрыт и ликвидирован.
 |
В 2007 году возникла новая инициатива по созданию инновационного проекта национального космодрома и космического центра России, который бы стал ядром «космического» кластера в ДФО.
Целесообразно рассматривать новый космодром Восточный как объект социо-эколого-экономического управления в инновационной модели будущего КД, Амурской области, ДФО и всей России в новой парадигме устойчивого «зеленого» развития, «зеленой» экономики, «зеленых» технологий. Это предполагает баланс, учет и реализацию всех трех блоков (социального, экологического, экономического) в проекте, в процессе его реализации и в дальнейшем на полном жизненном цикле данного стратегического объекта.
К сожалению, создание космодрома Восточный пока идет в старой парадигме, с использованием устаревших технологий, с нарушениями требований новой госполитики РФ в области экоразвития. При таком сценарии экологический цвет нового космодрома будет далек от зеленого. Следует признать: проект космодрома изначально не предполагал использования «зеленых» технологий, возобладала доэкологическая техническая и инфраструктурная логика, он реализуется в дефиците времени, в спешке, по частям, без полноценной экологической экспертизы.
Необходимо не только добиться эффективного расходования средств и выполнения сроков строительства, но прежде всего скорректировать проект и весь процесс создания космодрома Восточный, который в перспективе может стать эффективным инновационным и «зеленым» объектом, мультипликатором развития сферы КД.
Космической отрасли необходим «зеленый» технологический рывок
В июле 2013 года на космодроме Байконур произошла авария гептиловой РН «Протон-М», утрачены три спутника системы «ГЛОНАСС», ущерб составил около пяти миллиардов рублей. К счастью, обошлось без жертв. Экологический ущерб, по подсчетам казахстанской стороны, составил ~ $89 миллионов.
Но даже если вдруг случится чудо: ракеты перестанут падать и все 100 процентов запусков станут успешными, будет построен и заработает в полную мощь новый космодром Восточный, все это ситуацию радикально не изменит.
Космической отрасли необходим «зеленый» технологический рывок: ракеты многоразового использования, с высокой массовой эффективностью, без токсичного топлива, возвращаемые ступени, для которых не нужны районы падения, и т. д. Разработки таких ракет, топлив, новых технологий есть, но переход к ним задержался в России и мире лет на 20 (!). Космическая отрасль (и в России, и в США, и в Китае) явно отстает в экоразвитии. Уже пытается, но все еще не может избавиться от токсичного топлива из гидразина-гептила и одноразовых ракет. Однако на «черной», расточительной технике нам не светит «зеленое» космическое будущее.
Любая отработанная технология дешевле новой, для технологического рывка нужны политическая воля, требования и стимулы. И вряд ли в современном мировом космическом рынке он возможен в отдельно взятой стране даже при эффективном управлении. Предстоит менять не отдельные технологии, а весь технологический уклад с «черного» на «зеленый».
Но если, например, Роскосмос был сам себе заказчик, исполнитель и контролер, управляющий всей космической промышленностью, и при этом отрасль длительное время недофинансировалась, то проблемы с качеством продукции, безопасностью, инновациями, кадрами и общий кризис в отрасли закономерно нарастали: слишком часто падали ракеты, техника обновляется крайне медленно (новая РН «Ангара» создается с 1994-го, с большим опозданием: более 20 лет!). В 2013 году началась и набирает темп реформа всей сферы КД России, создана Объединенная ракетно-космическая корпорация. И получается, что и сейчас не до «жиру», не до экологических «изысков»?
Однако ситуация еще серьезнее. В мире идет переход к «зеленой» экономике в новой парадигме «зеленого» развития и роста в русле «Рио+20» (2012 год). Развиваются «зеленые» энергетика и транспорт. Зреют новые требования и к космической отрасли по внедрению наилучших доступных технологий, «зеленых» ракет и новых технологий перемещения в пространстве. Тот, кто быстрее осознает и возглавит этот процесс, станет реальным мировым лидером новой – «зеленой» волны космонавтики и космической деятельности в XXI веке.
Стратегия развития «зеленой» космонавтики
Возможен ли «зеленый» переход сферы КД и какой должны быть общая модель, структура стратегии развития «зеленой» космонавтики?
Утопии. С 90-х годов XX века существуют и развиваются идеи экологизации космической техники, технологий, КД, в 10-е годы XXI века их можно представить как комплекс идей о возможности радикального, быстрого перехода к «зеленой» космонавтике за счет обновления техники, активного внедрения «зеленых» технологий и т. п. Разработано множество идей, инновационных технологий КД, которые можно отнести к «зеленым» (например нетоксичные ракетные топлива, использование энергии, передаваемой лучом лазера для движения ракеты, «космический лифт» и др.). В России предложены концепция «зеленых» технологий КД, «зеленая» стратегия освоения Луны. Но их внедрение затруднено из-за преобладания устаревших «доэкологических» подходов, техники, технологий и технологического уклада в сфере КД. «Зеленая» космонавтика все еще воспринимается как утопия.
Реалии. Современные космическая техника, технологии, КД в России и мире имеют унаследованные экологические проблемы из-за военного генезиса, наличия двойных технологий, отставания во внедрении экостандартов, в переходе к наилучшим доступным технологиям, а также из-за экономических и других ограничений. Существующие «традиционные» проекты, программы, стратегии КД недостаточно внимания и ресурсов уделяют обеспечению экобезопасности, охране окружающей среды. «Зеленые» подходы и технологии в них еще не отражены. Зациклились на важной проблеме «космического мусора» в околоземном космосе, но и ее не можем никак решить, так как надо менять – экологизировать всю систему КД. Стратегию развития «зеленой» космонавтики предстоит разработать как альтернативу существующей стратегии КД и/или дополнение к ней.
Перспективы. Общая модель «Стратегии развития «зеленой» космонавтики» может быть представлена в виде 3-х блоков: 1. Цели, задачи, принципы. 2. Основные направления, методы, подходы. 3. Этапы.
Рассмотрим подробнее 2-й блок. Основные направления: 1) обеспечение экобезопасности; 2) использование природных ресурсов на Земле и в космосе; 3) охрана и восстановление окружающей среды, включая создание особо охраняемых пространств вне Земли. Ключевые методы: нормирование и классификация экологичности техники, технологий, проектов и программ КД в виде 4-х классов. Основные подходы: 1) системный подход; 2) охват полного жизненного цикла; 3) переход к «зеленому» технологическому укладу через управление спектром технологий: запрет «черного» класса, ограничение «коричневого», активная поддержка «зеленого» и опережающая разработка «белого».
Кратко о 3-м блоке. Этапы: 1) разработка и внедрение новых «правил игры» (нормирования и др.); 2) переходный период (от «черно-коричневой» космонавтики к «зеленой»). 1-й этап ~ 5 лет, 2-й ~ 20–30 лет (оптимистический сценарий).
Идеологию, структуру и логику «зеленой» стратегии можно представить в виде системы (иерархии): (1) «зеленая» политика > (2) «зеленая» экономика > (3) «зеленые» стандарты > (4) «зеленые» технологии > (5) «зеленый» технологический уклад.
Однако «зеленый» переход невозможен только в космонавтике и/или в одной стране, он обусловлен темпами развития мировой «зеленой» экономики. Но отставание приведет к снижению эффективности и конкурентоспособности сферы КД, а без «зеленой» космонавтики не получится «зеленого» будущего человечества.
Можно покрасить ракеты зеленой краской и развесить зеленые космические флаги, однако это не решит проблему.
Всю космонавтику в России и мире, ее инфраструктуру и продукцию надо начать делать из нового «зеленого» теста – «зеленых» идей, правил игры, проектов, материалов. Для этого всем участникам процесса предстоит самим «позеленеть» изнутри.
Осталось понять, захотеть, суметь!
Сергей Кричевский, доктор философских наук, профессор, ведущий научный сотрудник Экологического центра Института истории естествознания и техники имени С. И. Вавилова Российской академии наук, космонавт-испытатель
Материал опубликован в международном журнале ROOM № 2 (главный редактор – Игорь Ашурбейли)
Опубликовано в выпуске № 1 (567) за 14 января 2015 года
