«Зеленая» космонавтика: утопии, реалии, перспективы

Современная ракета-носитель гораздо менее эффективна, чем паровозЭкологические 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.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, отраслейВ 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 рывокВ 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» космонавтикиВозможен 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-испытательМатериал опубликован в международном журнале ROOM № 2 (главный редактор – Игорь Ашурбейли)