ЭКиП № 2. КОСМИЧЕСКИЕ И ЗЕМНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ
Экологические проблемы человечества можно разделить на ближние и дальние. К ближним проблемам следует отнести задачи обеспечения человечества чистой водой и чистым воздухом, утилизацию твердых отходов, к дальним — изменение климата, воздействие на биосферу различных видов космической радиации и вопросы загрязнения космоса продуктами антропогенной деятельности. Особенность экологии — необходимость анализа всех происходящих процессов как единого целого. Пожалуй, как никакая другая наука, экология требует интегрального учета всех совершающихся действий. На такое единство указывает и то, что экологические проблемы, ранее бывшие дальними, становятся все более близкими и актуальными для человечества. Например, проблема изменения климата.
Пока в качестве дальней экологической проблемы для нас выступает тема космического мусора, а именно создающие угрозы искусственные космические объекты и их обломки, не служащие никаким полезным целям. Такой мусор представляет опасность не только для новой орбитальной техники, но и для Земли. Не все остатки космических аппаратов сгорают в плотных слоях атмосферы. Некоторые долетают до Земли и могут разрушать промышленные объекты, транспортные коммуникации и жилые здания.
Весьма впечатляет количество таких мусорных объектов на околоземных орбитах. На низких орбитах — на высотах до 2000 км — их число превышает 20 млн штук. Эффективные меры по уничтожению космического мусора на орбитах выше 600 км (где не сказывается очищающий эффект от торможения и сгорания в атмосфере) в настоящее время отсутствуют.
Проблема космического мусора получила официальный международный статус в 1997 г. после доклада Генерального секретаря ООН "Воздействие космической деятельности на окружающую среду". В этом докладе особо отмечено, что нет засорения национального космического пространства, есть засорение космического пространства Земли, одинаково негативно влияющее и представляющее опасность для всех стран. Международное сотрудничество в области космического мусора преимущественно направлено на мониторинг и ведение каталога мусорных объектов в окружающем пространстве. Более активное международное сотрудничество ограничено, как правило, режимом секретности в области космической техники, в том числе связанным с разработкой противоспутникового оружия. Испытание в 2007 г. Китаем такой противоспутниковой ракеты привело к появлению на околоземных орбитах свыше 3 тыс. новых мусорных частиц и обломков. Тестирование российской противоракетной системы в 2021 г. добавило к космическому мусору свыше 1,5 тыс. обломков. В связи с этим при прохождении Международной космической станции (МКС) вблизи такого мусорного потока потребовались специальные защитные действия. Экипаж МКС укрывался на это время в космических кораблях, чтобы иметь возможность быстро вернуться на Землю в случае столкновения обломков со станцией.
Другой глобальный фактор, влияющий на жизнь на Земле, — это солнечная активность. Солнце нельзя считать полностью стабильной звездой, оно периодически меняет силу излучения, тем самым проявляя переменную активность. Наиболее известно такое явление как солнечные пятна. Появление солнечных пятен связано со сверхсильными магнитными полями на Солнце. Пятна выглядят потемнениями на общем фоне поверхности. Магнитные поля тормозят перенос вещества из внутренней области Солнца и этим снижается тепловой поток. Размеры таких солнечных пятен очень значительны. В 1947 г. была зафиксирована самая большая группа пятен по размерам в 100 раз больше Земли. Время жизни таких пятен достигает нескольких месяцев. Кроме того, для Солнца характерны вспышки, которые порождают поток электромагнитного и корпускулярного излучения, называемого солнечным ветром. Этот ветер долетает до Земли за 2–3 дня.
Активность Солнца оказывает определяющее влияние на нашу планету и ее биосферу, она диктует характер и ритм жизни планеты, но при этом представляет и главную опасность для Земли и человечества. Земля хорошо защищена своим мощным магнитным полем, именно оно отражает атаки жесткого облучения, исходящего за счет вспышек на Солнце. Следы этих "боевых" действий можно наблюдать в высоких широтах, где через ослабленную магнитную защиту в районе полюсов просачиваются частицы солнечного ветра. Эти частицы взаимодействуют с молекулами и атомами газовой атмосферы Земли, вызывая эффектные полярные сияния. Одновременно с вспышками на Солнце на Землю обрушиваются и магнитные бури. Особенно чувствительна к ним сердечно-сосудистая система человека. Магнитные бури влияют на кровеносную систему (количество лейкоцитов, свертываемость крови). За счет изменения активности солнца меняется и температура мирового океана. Это сказывается на растворимости в морской воде углекислого газа, скорости роста морских водорослей и планктона.
Такая сильная взаимосвязь Солнца с процессами на Земле требует их глубокого изучения. Мы не можем управлять комплексом явлений на Солнце, но хотелось бы понимать механизм его воздействия на происходящее на Земле. Это уже привело к по- явлению относительно молодых наук — гелиобиологии и солнечно-земной физики.
Изучение процессов на Солнце и их связь с экологией Земли проводится во всех развитых странах. В России начато создание одного из самых продвинутых солнечных телескопов в мире. Он будет расположен в Бурятии. Чтобы представить сложность создаваемого телескопа, можно отметить, что диаметр его оптической линзы составит 3 м, а после отливки такой линзы она будет остужаться около 1 года. Это необходимо для высочайшей оптической однородности. Такой телескоп позволит увидеть образование на Солнце "пятнышек" размерами около 1 км!
Несмотря на внешнее глубокое отличие, проблемы космического мусора и солнечной активности представляют собой пока дальние, но все более значимые для человечества задачи. Решение таких экологических задач возможно только на базе современных научно-технологических платформ. Без их создания и дальнейшего развития мы не заметим, когда дальние экологические проблемы придут на наш порог, и это окажется для нас неприятной неожиданностью.
А.С. Носков
Зам. директора по научной работе
ФИЦ "Институт катализа
им. Г.К. Борескова СО РАН",
член-корр. РАН, главный редактор
журнала ЭКиП