Загрязнение околоземного космического пространства радиоактивными отходами и пути решения этой проблемы

Развитие атомной энергетики, использование технологий с применением радиоактивных материалов, исследовательские работы в области физики, а в последнее время и необходимость уничтожения значительной части накопленных ядерных боеприпасов поставили на повестку дня проблему избавления от радиоактивных отходов.

В настоящее время над Землей вращаются несколько десятков ядерных энергетических установок — реакторы спутников, завершивших свою работу. Чтобы они не упали на Землю, их выводят на стационарные высокие орбиты. Суммарная масса радиоактивных веществ, находящихся на этих объектах, составляет 1 т. Они являются основным источником гамма-нейтронного и электронного излучения, которое может изменить естественный фон этих излучений в околоземном космическом пространстве, а испускание электронов может привести к вариациям электронной плотности в ионосфере и изменениям потоков электронов в радиационных поясах Земли.

Многие ученые считают, что подобные реакторы должны быть удалены из околоземного пространства, поскольку такое соседство потенциально опасно для Земли. Уже известны случаи, когда из-за технических неполадок радиоактивные материалы попадали в атмосферу и даже на поверхность планеты. Один из таких инцидентов произошел в 1978 г., когда советский спутник «Космос-954» вошел в плотные слои атмосферы и распался над территорией Канады. Ранее, в 1964 г., не вышел на орбиту и выбросил радиоактивный плутоний в атмосферу американский спутник «Снеп-9А».

Радиоактивное излучение в космосе создает угрозу не только для Земли, но и для космической деятельности. Сейчас главной помехой для наблюдения далеких галактик с помощью научных приборов стало радиоактивное излучение. Конструкторам радиотелескопов приходится учитывать это обстоятельство. Например, в проекте небесной обсерватории, создаваемой Национальным управлением по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (НАСА^[1]), предусматривается двухступенчатая защита от радиации. Первая ступень обеспечивает возможность изменения программы работы компьютеров при вхождении в зону повышенной радиоактивности с последующим отключением всех приборов. При введении в строй второй системы будет сделана попытка с помощью бортовых электронно-вычислительных машин отфильтровать радиоактивную составляющую от истинного фона Вселенной.

Основной источник радиоактивных отходов — атомные электростанции. В настоящее время рост числа этих относительно дешевых источников энергии сдерживается лишь из-за опасного уровня накопления радиоактивных отходов.

Радиоактивные элементы, используемые в современной атомной энергетике, имеют длительный период полураспада, в течение которого они полностью сохраняют свои смертоносные свойства. Физическими методами повлиять на скорость полураспада расщепляющихся материалов невозможно, поэтому остается единственный выход: исключить их из производственных циклов и надежно изолировать. Но как? В настоящее время осуществляют три варианта решения этой проблемы:

• — превращение высокоактивных отходов в низкоактивные путем проведения целого ряда преобразований;
• — захоронение отходов в недрах земли, в шахтных выработках на небольшой глубине. Однако этот метод имеет свои недостатки: необходим постоянный контроль за состоянием захоронения, полной изоляции нельзя гарантировать даже на тысячу лет, а для дезактивации этих отходов нужны миллионы лет;
• — захоронение радиоактивных отходов в космосе (данный способ был предложен П. Л. Капицей в 1959 г.).

При рассмотрении вопроса о возможности захоронения расщепляющихся материалов в любой среде, будь то океанское дно, земная кора или космическое пространство, важное значение имеет проблема сохранения надежности, герметичности контейнеров в течение долгого времени (на период полураспада). На земле надежности контейнеров могут угрожать подпочвенные воды, коррозия, тектонические катастрофы и т. д. Разрушение хранилищ и утечка расщепляющихся материалов вызовут последствия, сравнимые, но масштабам с аварией на Чернобыльской АЭС.

Даже если захоронить контейнеры на большой глубине, в мантии Земли, в несейсмоопасных районах, предусмотреть все негативные моменты невозможно. К тому же нельзя не учитывать отрицательного психологического воздействия на население самого факта захоронения радиоактивных отходов. Таким образом, с одной стороны, человечество не может по своему желанию уменьшить период полураспада радиоактивных элементов и не может оставить их в среде своего обитания, а с другой — не имеет возможности отказаться от технологических процессов, вызывающих накопление отходов; от применения радиоактивных изотопов в энергетике и медицине, научных исследований в области ядерной физики и космонавтики, уничтожения ядерных боеприпасов. Следовательно, остается только один путь — захоронение радиоактивных отходов в космосе. Прежде чем приступить к осуществлению идеи использования космоса для захоронения радиоактивных отходов, необходимо проанализировать будущее развитие событий и возможные последствия, а также взвесить все «за» и «против» осуществления этой идеи. Рассмотрим сначала доводы «против».

Околоземное космическое пространство заполнено плазмой, в которой протекают различные физические процессы, и которая, как уже говорилось, определенным образом взаимодействует с нашей планетой. Поэтому необходимо выяснить, какими будут последствия прямого контакта с ней расщепляющихся материалов. Во-первых, неизвестно, останется ли возможное загрязнение космической среды локальным или распространится на всю Солнечную систему. И если распространится, то снизится ли при этом уровень радиации до безопасного? Во-вторых, вывод радиоактивных отходов за пределы Земли может породить нежелательные явления в околоземном пространстве. В-третьих, операции по выводу радиоактивных отходов с поверхности Земли могут оказаться слишком опасными (последствия разрушения контейнера при неудачном запуске страшно себе представить). В-четвертых, возникает уже упомянутая проблема надежности контейнера. Разрушение контейнера с радиоактивными отходами в космическом пространстве — серьезная катастрофа независимо от того, когда она произойдет — через несколько лет, десятилетий или столетий. Нив коем случае нельзя допустить, чтобы расщепляющиеся вещества попали в космическое пространство прежде, чем они распадутся и станут безвредными. Вопрос состоит в том, можно ли при современном уровне науки и техники создать контейнеры, не поддающиеся никаким внешним воздействиям на космической орбите — от бомбардировки метеорными частицами до столкновений с крупными метеоритами, астероидами и кометами и встреч с искусственными объектами: спутниками, станциями, космическими кораблями, а также с другими контейнерами.

С этим тесно связана и другая проблема: нежелательные последствия радиоактивного загрязнения космоса для будущего космонавтики, создания долговременных обитаемых орбитальных станций и межпланетных полетов. В перспективе в околоземном пространстве планируется создавать орбитальные поселения, и для них контейнеры с радиоактивными отходами будут представлять двоякую опасность: как источник радиоактивного излучения и как объект возможного столкновения (даже после распада радиоактивных элементов). Превращение космоса в «радиоактивную свалку» — это лишний довод в пользу противодействия дальнейшему развитию космонавтики. Есть только один способ максимально обезопасить вывод в космос этих элементов — выносить их за пределы Солнечной системы, но этот вариант может оказаться слишком дорогостоящим. Есть и еще одна, почти фантастическая проблема, которая, однако, не такая уж нереальная, — проблема контакта с внеземными цивилизациями. Как разумные существа из других миров отнесутся к людям, допустившим радиоактивное загрязнение своей среды обитания?

Все это серьезные аргументы против космического варианта решения проблемы. Однако есть и доводы в его пользу. Главный из них заключается в том, что радиоактивные отходы невозможно оставлять в среде обитания человека, а третьего способа избавления от радиоактивных отходов пока нет.

Таким образом, складывается своеобразная ситуация: избавление от радиоактивных отходов становится насущной необходимостью, но любой из способов имеет серьезные отрицательные аспекты. Следовательно, однозначный выбор варианта практически невозможен — слишком сложна эта проблема. Как можно сравнивать между собой такие несравнимые факторы, как здоровье и моральное состояние людей, состояние биосферы и околоземного космического пространства? Как можно сопоставлять значение последствий возможного радиоактивного загрязнения Земли и космоса, если отрицательное воздействие на Землю начнет сказываться уже в обозримом будущем, а на космос — только через столетия?

И все же, взвесив все «за» и «против», нельзя не согласиться с тем, что превращение космического пространства в «кладбище» радиоактивных отходов — далеко не лучшее решение проблемы.

• [1] National Aeronautics and Space Administration — NASA.