Человечество вступает в третье тысячелетие. Прошедший век - это столетие бурного развития технической деятельности мирового сообщества, поистине фантастического изменения его образа жизни. Однако вместе с развитием цивилизации возникла новая и сложная проблема экологической безопасности Земли, сохранения среды обитания человека во всем ее многообразии. И эта проблема усложняется с каждым годом из-за крайне высокого техногенного воздействия на биосферу Земли, сопровождающегося загрязнением природной среды и нарушением экологического равновесия.

Серьезнейшую угрозу представляет радиационное загрязнение гидросферы, атмосферы, территорий проживания населения и биосферы в целом. Особую опасность для будущего человечества несут высокотоксичные, долгоживущие (с периодом полураспада от сотен тысяч до 10 млн. лет) радиоактивные отходы (РАО) атомной энергетики. Это прежде всего нуклиды нептуния-237, плутония-239, амереция-242, кюрия-244, технеция-99, йода-129, циркония-93 и другие, содержащиеся в отработанном ядерном топливе в количестве до 1%. К настоящему времени в мире во временных хранилищах накопилось уже около 200 тыс. т отработанного ядерного топлива и количество его ежегодно увеличивается на 10 тыс. т, что соответствует количеству особо опасных и радиоактивных долгоживущих нуклидов около 2000 тонн и ежегодному их увеличению на 100 тонн. Здесь не учтены подобные существующие отходы от производства оружейного плутония.

Хорошо известно, что атомная энергетика является фактором устойчивого развития большинства ведущих промышленных стран мира и альтернативы ей из-за ограниченных запасов органического топлива в ближайшем будущем не видно.

Мощность атомных электростанций (АЭС) Российской Федерации в настоящее время составляет более 20 ГВт, что соответствует 10% от всей вырабатываемой в стране электрической энергии. Это существенно ниже аналогичных показателей других передовых стран. В США общая мощность равна 104 ГВт, что составляет 19% от общего энергетического потенциала, во Франции - 55 ГВт (74%), Германии - 24 ГВт (34%), Японии - 32 ГВт (28%). Суммарная мощность АЭС на планете уже превышает 330 ГВт, а по прогнозам, увеличится еще на 100 ГВт к началу следующего тысячелетия. Это означает, что масса радиоактивных отходов атомной энергетики будет неуклонно расти, увеличивая опасность радиационного заражения биосферы Земли. Если проблема радиационной безопасности эксплуатации атомных электростанций практически решена, то вопросы обращения с радиоактивными отходами, их локализации находятся еще в начальной стадии и требуют самого серьезного внимания и быстрейшего решения. Особую сложность в этом отношении представляют наиболее опасные и долгоживущие нуклиды, ведь надо обеспечить их полную изоляцию от биосферы Земли до 100 млн. лет. Это уже целая геологическая эпоха и прогнозировать на такой период времени отсутствие каких-либо катаклизмов естественного или искусственного происхождения, приводящих к попаданию долгоживущих нуклидов в биосферу, чрезвычайно сложно и ненадежно.

Попадание же значительного количества долгоживущих нуклидов в биосферу Земли при такой продолжительности сохранения ими токсических свойств неизбежно приведет к рассеиванию их по всей планете и в результате - к вырождению человечества и гибели генофонда. Хоть это и чрезвычайно далекая перспектива, выходящая за границы нашего предметного понимания, однако цивилизованное общество обязано думать о своем будущем, а не исходить из того, что "после нас хоть потоп".

Уже в настоящее время пагубное влияние радиоактивных отходов атомной энергетики ощущается в отдельных регионах нашей страны (Чернобыль, Челябинск, Кольский полуостров). Коварство этой опасности заключается еще и в том, что наши необдуманные, неквалифицированные или поспешные решения проявятся и обернутся бедой через века и тысячелетия, когда трагические последствия нельзя будет исправить.

Проблема безопасности обращения с радиоактивными отходами, их локализации - это забота не отдельных стран, использующих атомную энергетику, а международная проблема. Потому что небрежные и необдуманные решения по локализации радиоактивных отходов в какой-либо одной стране отзовутся катастрофическими последствиями в других, и никакие государственные границы не смогут помешать этому. Вопрос только во времени. Поэтому требуется единое понимание этой проблемы всем международным сообществом государств, разработка единых методов обращения с радиоактивными отходами, их локализации при международном контроле за соблюдением установленных норм и правил.

Ученые стран, владеющих атомной энергетикой, хорошо понимают опасность накопления больших количеств отработанного ядерного топлива и необходимость основательного решения всех вопросов обращения с радиоактивными отходами атомной энергетики и их надежной локализации. Однако проблема эта находится еще в начале своего разрешения. Сейчас серьезно прорабатываются два метода локализации особо опасных для здоровья человека и долгоживущих радиоактивных отходов: метод глубинного захоронения в устойчивых геологических формациях и метод трансмутации, т.е. переработки долгоживущих нуклидов в короткоживущие - устойчивые в специальных реакторах и мощных ускорителях.

Метод глубинного захоронения очевиден и достаточно надежно решен для короткоживущих нуклидов. Для долгоживущих, требующих надежной изоляции от биосферы на десятки-сотни миллионов лет, этот метод захоронения нуждается в серьезной проработке и убедительном обосновании его безопасности. Необходимо решение вопросов контролируемости захоронения и возможности в случае появления опасности эффективного вмешательства в развивающуюся угрожающую ситуацию. Эти трудные решения мы должны оставить своим далеким потомкам, чтобы не поставить их существование на грань биологической пропасти. Метод трансмутации также требует обстоятельных исследований и экспериментального подтверждения эффективности переработки долгоживущих нуклидов, т.е. глубины их "выжигания" и исключения в процессе переработки возможности появления новых долгоживущих и не менее опасных нуклидов.

С развитием ракетно-космической техники появилась новая перспектива по локализации долгоживущих радиоактивных отходов путем их удаления в космическое пространство навечно. Эта идея была высказана российским ученым академиком П.Л.Капицей в 1958 году и затем в 1972 году американским ученым Д.Шлезинджером. В последние годы научно-исследовательские организации: ЦНИИ машиностроения, НПО "Энергия", Радиевый институт, ВНИИ неорганических материалов и другие институты бывших министерств общего и среднего машиностроения провели серьезные проектные исследования метода космической изоляции особо опасных и долгоживущих РАО и подтвердили техническую возможность и экономическую приемлемость этого метода.

В процессе исследований были проанализированы основные концепции и проблемы, связанные с реализацией космической изоляции РАО. Проработаны вопросы безопасности метода, определен проектный облик ракетно-космического комплекса и баллистической капсулы с РАО, оценена стоимость космической изоляции.

Одним из основных вопросов рассматриваемого метода является определение рационального места космического пространства для изоляции РАО. В этом плане были просмотрены все возможные варианты с точки зрения энергетических затрат, удобства, безопасности, этических изображений и возможных дальних последствий. Изоляция радиоактивных отходов на Луне, Марсе, Венере признана нецелесообразной по этическим соображениям. Захоронение на Солнце хоть и очень удобно, но требует чрезмерных энергетических затрат: сообщения дополнительной характеристической скорости на опорной околоземной орбите порядка 23 км/с.

Прямой вывод космического аппарата с РАО за пределы Солнечной системы очень удобен. Он снимает все вопросы о будущем этих отходов. Запуски могут проводиться в любое время года, не требуется больших точностей, период управления полетом снижается до 2-6 месяцев. Однако потребная дополнительная характеристическая скорость достаточно велика - 8,75 км/с, что уменьшает полезную нагрузку ракет-носителей в 4-4,5 раза по сравнению с ниже предлагаемым вариантом.

Наиболее приемлемым в настоящее время для формирования облика ракетно-космического комплекса рассматривается вариант изоляции космических аппаратов с радиоактивными отходами на околосолнечных круговых орбитах с радиусом порядка 180 млн. километров между орбитами Земли и Марса. Этот вариант требует, по существу, минимальную дополнительную характеристическую скорость - 4,5 км/с, не нуждается в высоких точностях, пуски могут проводиться в любое удобное время, продолжительность активного полета - около 6 месяцев. Предварительная оценка показывает, что околосолнечные орбиты в указанном диапазоне будут достаточно устойчивы, чтобы обеспечить полную безопасность Земли. Наличие таких энергетических возможностей позволяет выбирать и другие удобные места космического пространства для изоляции РАО.

Центральной проблемой метода космической изоляции радиоактивных отходов является, конечно, обеспечение полной безопасности для биосферы Земли в процессе выведения РАО в космос. Безопасность метода космической изоляции часто связывается прежде всего с авариями ракет-носителей, процент которых достаточно высок (2-3%). Аварии ракет-носителей (пожары и взрывы на старте и в полете, падения по трассе полета) обычно воспринимаются как возможный источник рассеивания особо опасных и долгоживущих РАО в биосфере, как одна из возможных причин получения многочисленных случаев заражения местности, как это было при Чернобыльской катастрофе.

Поэтому при проработке метода космической изоляции было обращено внимание на обеспечение полной безопасности от рассеивания радиоактивных отходов в биосфере Земли при всех возможных аварийных ситуациях. Выбор определенных конструктивных решений по баллистической капсуле, укупорке транспортируемых РАО и их контейнеризации позволяет, как показали расчеты, обеспечить целостность и герметичность контейнера с отходами при пожарах и взрывах на старте и в полете, в том числе при свободном падении баллистической капсулы на скальный грунт даже при входе ее в атмосферу Земли со второй космической скоростью. При этом капсула обладает гарантированной плавучестью. Все указанные свойства баллистической капсулы могут быть однозначно подтверждены соответствующими экспериментами.

Имеется еще один аспект экологической безопасности, связанный с ежегодным массовым запуском тяжелых ракет-носителей. Расчеты показывают, что влияние на экологию выброса большого количества продуктов сгорания в атмосферу несущественно. Годовой выброс углекислого газа при транспортировке даже всех ежегодно образующихся радиоактивных долгоживущих отходов составляет массу порядка 10 тыс. тонн. Ежегодно в тропосферу Земли с продуктами сгорания (нефти, угля, газа, лесов) поступает 2-10 тыс. т углекислого газа, что на семь порядков меньше. Выброс угарного газа от ракетных топлив эквивалентен эксплуатации 10.000 автомашин. В ограниченных регионах пуски ракет-носителей будут уменьшать концентрацию озона в озоновом слое примерно на 1-2%. Это значительно меньше ущерба, наносимого обычной производственной деятельностью человека и не должно заметно сказаться на экологии.

На случай аварийных исходов с ракетой-носителем, разгонным блоком и возможным падением по трассе или возвращения через некоторое ограниченное время баллистической капсулы в атмосферу Земли капсула снабжается комплексом радиотехнических средств, позволяющих надежно измерять параметры ее траектории и прогнозировать достаточно точно район ее приземления или приводнения. Набор различных средств пеленгации и фиксации приземлившейся или приводнившейся баллистической капсулы дает возможность оперативно определить и найти ее на местности. Все эти средства достаточно дублированы и в них используются различные технические методы обнаружения, чтобы обеспечить необходимую высокую вероятность и оперативность обнаружения капсулы. К этому будут привлекаться система существующих измерительных пунктов, космическая система типа "Комсат-Сарсат", специальные вертолеты и самолеты, оборудованные соответствующими пеленгационными устройствами, и другие подвижные средства. После обнаружения баллистической капсулы на поверхности Земли или в акватории вертолетами, самолетами или судами капсула возвращается на место старта для подготовки к следующему запуску.

Проектные проработки потребных характеристик ракетно-космических комплексов, предназначенных для космической изоляции, позволили определить, что наилучшим образом из всех международных ракет-носителей им удовлетворяют отечественные носители сверхтяжелого и тяжелого класса: "Энергия", "Энергия-М", "Зенит". Указанные носители используют экологически чистые компоненты топлива. Все они имеют двухступенчатую схему с возможностью невывода второй ступени на орбиту Земли, а стало быть, полностью исключающего внесение космического мусора в приземное космическое пространство. Носители обладают высокими энергетическими и удельными массовыми характеристиками, сравнительно низкой стоимостью изготовления. Доработка их под решение задач космической изоляции РАО потребует минимальных сроков и средств. Их использование будет являться наилучшим видом конверсии отечественной космической промышленности и может стать хорошим источником валютных поступлений.

Для космической изоляции всех мировых годовых особо опасных и долгоживущих радиоактивных отходов потребуется ежегодно осуществлять примерно 22 пуска носителя "Энергия", 70 пусков носителя "Энергия-М" и 170 пусков носителя "Зенит". Это, конечно, максимальная оценка, так как метод космической изоляции не рассматривается как альтернатива методам глубинного захоронения и трансмутации. Он предлагается как дополнительный метод, который в силу своих специфических и ценных особенностей будет существенно расширять возможности локализации радиоактивных отходов и очистки биосферы. Он возьмет на себя космическую изоляцию определенной части радиоактивных отходов, локализация которых методами глубинного захоронения и трансмутации будет внушать сомнения или будет менее выгодна. Поэтому количество запусков указанных носителей будет меньше приведенных цифр.

Экономическая оценка стоимости реализации программы удаления мировых ежегодных поступлений от эксплуатации атомных электростанций особо опасных и радиоактивных долгоживущих отходов массой 100т, показывает, что она составит от 17,5 до 27,5 млрд. долл. в зависимости от совершенства ракетно-космических средств. Однако эти расходы будут удорожать стоимость вырабатываемой АЭС электроэнергии всего лишь на 8-10%. Естественно, что предприятие с таким объемом ежегодного производства услуг будет служить стабильным источником значительного дохода (от 3,5 до 5,5 млрд. долл.) и поэтому представлять собой несомненный коммерческий интерес для крупных фирм передовых государств. Отдельные акционерные предприятия Российской Федерации, обладая готовой совершенной космической технологией, могли бы принять ведущее участие в международной космической ассоциации по космической изоляции радиоактивных отходов в объеме до 50%, поставляя тяжелые и сверхтяжелые ракеты-носители, баллистические капсулы, а также участвуя в управлении полетом космических аппаратов.

Для запусков сверхтяжелых и тяжелых ракет-носителей в интересах международной ассоциации по космической изоляции РАО можно было бы с успехом использовать космодром Байконур, на котором имеются уже готовые стартовые сооружения, технологические объекты по сборке и предстартовой проверке ракет-носителей и сооружения по хранению больших количеств жидкого кислорода, жидкого водорода и керосина. Вместе с тем, учитывая международную заинтересованность, с одной стороны, и существенный энергетический выигрыш при запусках, с другой, целесообразно рассмотреть вопрос о создании специального для этих целей международного космодрома в районе экватора в непосредственной близости от акватории океанов, чтобы доставлять морем контейнеры с радиоактивными отходами для отправки в космос. Кроме того, при таком расположении космодрома траектории выводи на орбиту и сама орбита будут проходить над очень узкой, вдоль экватора, полосой поверхности земного шара, приходящейся в большей своей части на водную поверхность океанов и в меньшей - на малонаселенные территории. Это будет способствовать лучшему пониманию мировой общественностью безопасности рекомендуемого метода космической изоляции.

Таковы основные концепции предлагаемого метода космической изоляции особо опасных и долгоживущих РАО. Конечно, метод еще рано предлагать для практической реализации. Необходимо разработать обстоятельный эскизный проект всей системы средств космической изоляции РАО в целом, чтобы решить конкретно ряд технических проблем, вызывающих у некоторой части научной общественности вопросы и сомнения в его безопасности и перспективности. На этом подготовительном этапе принципиальные теоретические выкладки должны быть подтверждены демонстрационными испытаниями стойкости баллистической капсулы к пожару, взрыву, свободному падению на скальный грунт и воду. Определен рациональный состав долгоживущих нуклидов для космической изоляции. Разработаны методы фракционирования необходимых нуклидов и технология их подготовки к космической изоляции. Убедительно показана вся коммерческая привлекательность предлагаемого метода локализации особо опасных и долгоживущих РАО.

Однако самая сложная задача подготовительного этапа работ - это убедить мировое общественное мнение в необходимости и перспективности метода космической изоляции и получить на его реализацию международное правовое одобрение. Без этого дальше двигаться нельзя. Хоть в настоящее время и нет международных соглашений и законов, запрещающих такую деятельность, но и нет соглашения и законов, разрешающих и регламентирующих космическую изоляцию радиоактивных отходов. Учитывая, что запуски ракет-носителей для космической изоляции РАО будут носить массовый и регулярный характер, несомненно, понадобится ряд международных соглашений по космосу, разрешающих и регламентирующих космическую изоляцию особо опасных и долгоживущих РАО, определяющих технологию доставки РАО на космодром, порядок пусков ракет-носителей, поиска и эвакуации баллистической капсулы с РАО при авариях, возмещение возможного ущерба и другие вопросы, связанные с этой деятельностью.

Эта проблема усложняется еще тем, что большинство стран-членов ООН "третьего мира" все активнее выступают против вывода в космическое пространство объектов с ядерными или изотопными энергетическими установками. Основная причина - серьезные опасения в радиоактивном заражении собственных территорий в аварийных случаях. По-видимому, эти опасения проявятся в не меньшей степени при обсуждении вопроса о внедрении космической изоляции РАО. Необходимо будет убедить возражающих и показать, что накопление некоторых радиоактивных долгоживущих отходов атомной энергетики на территориях стран, использующих атомную энергию, и захоронение этих отходов в пределах их государственных границ значительно более опасно не только для них, но и для населения всей планеты, чем космическая изоляция указанных РАО.

Кроме того, существует течение экологов, которое по этическим соображениям считает негуманным и безнравственным превращать космическое пространство, как они выражаются, в "свалку радиоактивных отходов". Они считают, что это будет мешать в далеком будущем широкому освоению космоса человеком и связи с внеземными цивилизациями. Ошибочность такого мнения легко объясняется. Околосолнечный космос практически безграничен, насыщен большим количеством метеорного вещества и весь пронизывается курпускулярными и электромагнитными излучениями солнечного и галактического происхождения, опасными для здоровья и жизни человека. Поэтому человечество не в состоянии такой деятельностью сколь-нибудь заметно нарушить структуру космического пространства или даже изменить его фоновые характеристики.

Результаты указанных проведенных системных проектных исследований по проблеме космической изоляции особо опасных и радиоактивных долгоживущих отходов атомной энергетики были обсуждены на второй Международной конференции, проходившей под девизом: "Космическая изоляция радиоактивных атомных отходов - очистка биосферы" 12-14 января 1993 года в г.Калининграде Московской области.

Ученые и специалисты, собравшиеся на конференцию, рассмотрели экологические, технические и экономические аспекты этой проблемы и пришли к единому мнению, что космический метод изоляции указанных отходов удачно дополняет разрабатываемые методы глубинного захоронения и трансмутации и позволяет существенно расширить возможности локализации радиоактивных отходов.

Конференция пришла к выводу о том, что существующие разработки подтверждают полную безопасность предлагаемого метода космической изоляции радиоактивных отходов для биосферы Земли даже в случае всевозможных аварий ракет-носителей.

В связи с этим ее участники одобрили результаты проведенных уже исследований и рекомендовали продолжить более детальную проработку этого метода в виде выполнения системного проекта с подтверждением особо важных технических решений соответствующими экспериментами.

Поскольку проблема космической изоляции радиоактивных отходов является международной и решить ее можно лишь при взаимопонимании мирового сообщества стран под эгидой Организации Объединенных Наций, конференция рекомендовала обратиться к правительствам Российской Федерации, Украины, Беларуси, Казахстана, странам Балтии с просьбой о включении исследований по дальнейшей разработке метода космической изоляции в приоритетные научно-технические программы, а также обратиться в МАФ и МАГАТЭ с просьбой о содействии в создании механизма, способного обеспечить эффективный диалог и возможное сотрудничество между странами с целью совместного изучения и решения проблем метода космической изоляции.