Суммарный экологический вред
Использованные ступени ракет, которые будут использоваться для вывода грузов на орбиту, и продукты сгорания топлива будут загрязнять нашу планету. Это загрязнение будем называть суммарным экологическим вредом.
Сегодня мы никак не можем предотвратить загрязнение от использованных ступеней ракет, поэтому сконцентрируемся на анализе видов топлива. Сейчас используется три основных вида ракетного топлива (оно обычно состоит из собственно топлива и окислителя): несимметричный диметилгидразин (НДМГ) с тетраоксидом азота в качестве окислителя, который используется практически во всех ракетах НАСА, а также в российских ракетах «Протон»; керосин и жидкий кислород, которые используются, например, в российских ракетах «Союз» и пара из жидкого водорода и жидкого кислорода.
Сжигание НДМГ производит токсичные и канцерогенные продукты сгорания, поэтому использование этого топлива является неприемлемым. При сжигании керосина образуются оксида углерода (II) и (IV), которые также достаточно опасны для атмосферы Земли. При сжигании же водорода продуктом сгорания является только вода (кроме воды выделяется перекись водорода, которая быстро распадается на воду и кислород), что делает это топливо экологически относительно безвредным.
Стоимость постройки хранилища и транспортировки отходов
Расходы можно разделить на две части: первоначальное вложение, которое необходимо для дополнительного научного исследования, окончательной разработки плана строительства хранилища и строительства необходимой инфраструктуры в точках Лагранжа и транспортные расходы, которые будут состоять из стоимости ракеты и стоимости топлива.
Следует ожидать, что первоначальное вложение будет большим, но точно рассчитать его не представляется возможным. Чтобы хотя бы примерно представлять возможные суммы, следует учитывать, что стоимость Международной Космической Станции, самого дорогого проекта в истории человечества, составляет примерно 150 миллиардов долларов США
Транспортные расходы также можно разделить на две части: стоимость топлива и стоимость ракеты.
Так как мы решили, что использование водородно-кислородного топлива является оптимальным с экологической точки зрения, рассчитаем стоимость перевозки 1 кг полезного груза в точку хранения.
Текущая рыночная цена водорода составляет примерно 3 $ за килограмм, а кислорода примерно 0,4 $ за килограмм. Опираясь на надежные источники [5], рассчитаем стоимость перевозки 1 кг полезного груза. Согласно источнику, стоимость перевозки 1 кг груза на Луну и обратно (что по затратам топлива примерно соответствует интересующему нам расстоянию) в 1970-х составляла 18,5 $. Сравним стоимость 1 количественной единицы водородно-кислородной смеси, использовавшейся в 70-е (1:8) и той, которая используется сейчас (перенасыщенная водородом).
В 70-е: 0,044∙8 + 0,55 = 0,902 $
В наше время используется смесь с избытком водорода. Точный состав мне найти не удалось, но, используя закон Авогадро, можно предположить, что ее примерный состав может быть 1,15 части водорода к 1 части кислорода по массе.
Тогда 1 количественная единица будет стоить 3∙1,15 + 0,4 = 4 $
4/0,902 = 4
Стоимость 1 кг полезного груза: 18,5∙4 = 75 $
Стоимость ракеты мы не можем рассчитать точно, но, используя те же источники и учитывая темпы инфляции, получим, что стоимость ракеты будет составлять 200 $ на 1 кг полезного груза.
Тогда общая стоимость транспортировки 1 кг полезного груза составить примерно 275-300 $ за 1 кг. Это может показаться большой суммой, но если разделить это на число граждан стран, участвовавших в постройке МКС, получим, что каждому из них придется заплатить меньше 0,03 $ за каждые 100 тонн полезного груза
Заключение
Идея является актуальной и станет еще важнее в ближайшем будущем. С дальнейшим развитием человечества проблема хранения и утилизации отходов станет играть все более значительную роль, а моя работа предлагает оригинальное и надежное решение этой проблемы.
Несмотря на проведенный мной анализ безопасности предложенного решения, следует провести её дальнейшее, более глубокое и профессиональное исследование. Необходимо экспериментальное подтверждение надежности размещения отходов в точках Лагранжа, так как предотвращение распространения отходов за пределы зон хранения является приоритетной задачей.
Стоимость реализации проекта высока, но, тем не менее, он является рентабельным даже при реализации на существующем сегодня оборудовании (расчеты проведены для ракет, используемых сегодня). С дальнейшим развитием ракетостроения стоимость транспортировки будет становиться ниже и ниже, делая идею более и более актуальной в долгосрочной перспективе.
Несмотря на то, что при использовании существующих сегодня технологий Земле будет нанесен некоторый экологический ущерб, он является незначительным по сравнению с пользой, которую может принести хранение опасных отходов за пределами нашей планеты.
Мы пришли к заключению, что даже если начать реализацию идеи сегодня, это все равно будет полезным вложением. Несмотря на то, что стоимость может казаться слишком высокой, реализация моей идеи может дать толчок к дальнейшему исследованию космоса и его использованию.
Литература
1 Информация сайта https://practicalaction.org/docs/technical_information_service/recycling_organic_waste.pdf 16.02.2013
2 Информация сайта https://en.wikipedia.org/wiki/Lagrangian_point 19.02.2013
3 Информация сайта https://ligaspace.my1.ru/news/2012-02-27-365 16.02.2013
4 Информация сайта https://en.wikipedia.org/wiki/Space_debris 22.02.2013
5 Информация сайта https://epizodsspace.airbase.ru/bibl/spaceage/18.htm 22.02.2013