Цели и задачи космической биотехнологии

Система ДЗЗ позволит снизить затраты, связанные  с поиском и прогнозированием месторождений полезных ископаемых, определить перспективность нефтегазоносных  регионов Казахстана с целью поиска и разведки новых месторождений  углеводородного сырья, контролировать состояние инфраструктуры нефтегазодобывающей  отрасли, добычу и транспортировку, а также состояние объектов недропользования.

Для охраны окружающей среды также могут  использоваться возможности системы: выявление экологических последствий  от деятельности по разведке и добыче минеральных и природных ресурсов, контроль состояния зон экологических бедствий, мониторинг облачного покрова над территорией страны, мониторинг использования водных ресурсов по всем водным бассейнам Казахстана.

Для Казахстана с его необозримыми просторами, сильной дифференциацией в распределении  природных ресурсов и уровне развития регионов особую актуальность представляют технологии космического мониторинга, услуги, которых направлены на  решение задач устойчивого развития и рационального использования природных ресурсов территорий.  В настоящее время в Казахстане создана и реально функционирует базовая инфраструктура национальной системы космического мониторинга, в состав которой входят следующие подразделения Казкосмоса: два самых крупных в Центральной Азии  центра приема и обработки  данных ДЗЗ, расположенные  в Астане и Алматы; автоматизированный архив цифровых космических изображений территории Казахстана; комплекс   современных  технологий для решения прикладных задач мониторинга сельскохозяйственных угодий, чрезвычайных ситуаций и экологического состояния окружающей среды.

В интересах Министерства сельского  хозяйства Казкосмосом выполняются следующие виды работ: определяются площади посевов и состояние зерновых культур, осуществляется прогноз их урожайности. В Западно-Казахстанской, Актюбинской, Карагандинской, Алматинской, Восточно-Казахстанской  и Кызылординской областях внедрены технологии космического мониторинга пожаров и  наводнений. В целях охраны окружающей среды ведется постоянное наблюдение за пыльными бурями в Приаралье  и нефтяными разливами на акватории  Каспийского моря, контролируется  режим заполнения Шардаринского водохранилища.

В 2009 году были завершены маркетинговые  исследования по проекту создания системы  высокоточной спутниковой навигации (СВСН), разработаны аванпроект системы, ТЭО и ФЭО проекта, техническое задание на создание мобильной дифференциальной станции.

Разработан  проект Межгосударственной радионавигационной программы государств-участников СНГ  на период до 2012 года.

Одним из основных проектов Казкосмоса является строительство КРК «Байтерек» на базе экологически чистой ракеты-носителя «Ангара».

Создание  комплекса «Байтерек» является самым крупномасштабным казахстанско-российским проектом на постсоветском пространстве.

Он  направлен на значительное уменьшение вредного воздействия от пусков ракет-носителей  с космодрома «Байконур», использующих высокотоксичные компоненты топлива.

Летно-космические  испытания комплекса «Байтерек» должны начаться в соответствии с соглашением после проведения первого пуска ракеты-носителя «Ангара» с российского космодрома «Плесецк» .

В результате реализации проекта Казахстан  сможет реально участвовать в  процессе запусков на орбиту космических  аппаратов, в том числе на коммерческой основе.

Как вы знаете, ни одна отрасль социально-экономического государственного сектора не может быть достаточно конкурентоспособной и развитой не имея серьезного научно-исследовательского потенциала. Вот и в деятельности Казкосмоса этот немаловажный фактор развития не был упущен.

Так, в этом направлении нашими учеными   выполнялись прикладные научные исследования по следующим направлениям: развитие научной и опытно-экспериментальной базы астрофизических исследований; создание казахстанской многоуровневой системы мониторинга и прогноза космической погоды; создание системы наземно-космического геодинамического и геофизического мониторинга земной коры; разработка научно-технологического обеспечения создания ракетно-космической техники и космических технологий; создание системы экологического нормирования космической деятельности.

По  итогам выполненных работ, получен  ряд значительных научных результатов, представляющих собой вклад на мировом  уровне в развитие фундаментальных  исследований в области дальнего и ближнего космоса и в развитие прикладных исследований в области  разработки и применения космической  техники и технологий.

3. Практическое использование космоса.

Энергетика. Такие достижения ракетно-космической науки и техники, как технология создания крупных пространственных конструкций в космосе, модульных орбитальных станций, приемы и навыки работы в космосе, рабочий инструмент, технология доставки на орбиты крупных «неделимых» нагрузок и др., будут использоваться при создании солнечных электростанций, передающих электроэнергию на Землю, космических отражателей солнечного и лунного света, предназначенных для освещения поверхности Земли отраженным светом, и других проектов, имеющих глобальное научно-хозяйственное значение для человечества.

Часть космических  технологий уже нашла практическое использование в земной энергетике, другая находится в разных стадиях  внедрения.

Наиболее впечатляющие перспективы связаны с возможностью удаления с поверхности Земли  опасных отходов промышленности. Прежде всего радиоактивных отходов АЭС, и не куда-нибудь, а прямо... в дальнее космическое пространство или даже на Солнце. В настоящее время в мире насчитывается около 370 энергетических реакторов АЭС общей мощностью свыше 250 млн. кВт. Считают, что при выработке каждых 1,25 млн. кВт ∙ ч электроэнергии образуется один килограмм радиоактивных отходов или, по другим данным, 1 ГВт мощности АЭС приводит к появлению 1 т радиоактивных отходов.

Захоронение радиоактивных  отходов в подземных шахтах, на морском дне и др., практикуемое в настоящее время, не может считаться  абсолютно надежным и часто оспаривается.

Конечно, этот проект использования ракетно-космической  технологии для нужд такой земной отрасли народного хозяйства, как  атомная энергетика, нуждается в  уточнении и доработке. Предстоит  решить вопросы безопасности запуска, надлежащей упаковки и транспортировки  отходов, а также проблемы тепловой и радиационной защиты контейнеров  с отходами на космических кораблях. Очевидно, нужны более дешевые  и мощные ракеты-носители. Во всяком случае, использование космической  технологии для гарантированного удаления радиоактивных отходов с поверхности  Земли дает человечеству надежду.

Наибольшие  практические результаты в энергетике, связанные с применением достижений, полученных в рамках космических  НИОКР, относятся к использованию  газовых турбин (вместо паровых) на земных электростанциях. Как уже упоминалось, их применение позволило в США за счет уменьшения удельного расхода топлива на единицу вырабатываемой электроэнергии сэкономить за 13 – 14 лет сумму в 1,11 млрд. долл.

Свои «космические»  достижения в области аэродинамики, материаловедения, электрических силовых  систем, организации разработок НАСА решила использовать для создания надежных, конкурентоспособных и экономичных  ветровых электростанций. Они предназначались  преимущественно для обслуживания относительно малых промышленных, научных  и гражданских объектов, подача к  которым электропитания от общегосударственных  систем снабжения нерациональна  из-за больших расстояний или технических  трудностей.

Работа, проводимая НАСА в этом направлении, оказалась  столь успешной, что уже в августе 1975 г. первая ветровая электростанция нового типа была построена в штате Огайо. Электростанция выполнена в виде двухлопастного ротора диаметром около 39 м, устанавливаемого на основании высотой 30 м.

Большой вклад  ракетно-космическая техника внесла в работы по «земному» использованию  солнечной энергии.

С 1973 г. под руководством специалистов НАСА создавалась опытная  установка с целью получения  энергии непосредственно от солнечных  лучей для обогрева (или охлаждения) одноэтажного здания конторского типа. По величине площади (21 000 м²) здание было в то время единственным в мире, полностью обогреваемым (и охлаждаемым) солнцем.

Основным элементом  системы были солнечные коллекторы – аккумуляторы тепла (заполненные  водой трубы общей площадью 6000 м²). Нагретая солнцем вода подавалась по трубопроводу непосредственно в здание, если система функционировала в режиме отопления, или на вход адсорбционного холодильника – если надо было охлаждать помещения.

По планам американских специалистов предполагалось создать  солнечные отопительные системы  не только для служебных помещений, но и для жилых (частных). Работы по этому направлению проводились  до рубежа 70 – 80-х годов и закончились  успешно.

Солнечные нагревательные системы для промышленных и гражданских  помещений способствуют более рациональному  использованию природных ресурсов Земли и сохранению чистоты окружающей среды.

Строительство и строительные материалы. Наблюдая за воздействием на грунт струи реактивного двигателя стартующей ракеты, ученые пришли к идее, что такую струю, обладающую высокой температурой и большой скоростью истечения, можно использовать для размывки и выдувания грунта. Испытания показали высокую эффективность такого применения реактивного эффекта, и оно было рекомендовано в строительстве и угледобывающей промышленности.

Достижения  в области космического материаловедения находят применение в строительстве  перекрытий больших общественных и  спортивных сооружений. Так, в частности, для этого используется разработанный  в рамках космической программы  США строительный материал из прозрачной резиновой ткани. Такая ткань  была получена в 1967 г. как побочный продукт  разработки материала для скафандров астронавтов, участвующих в работах  по программе «Аполлон – Сатурн». Повышенные требования к материалам скафандров (прочность, негорючесть, легкость, гибкость) «сформулировали» технические  условия на материал, «подсказав»  направление работ по его созданию.

По контракту  с НАСА фирма-разработчик соткала  из полученной пряжи листовой материал, покрыв его тефлоном и специальным светоотражательным составом. Позже фирма сумела сделать пряжу более толстой, снабдив сотканную из нее ткань более толстым покрытием. Используя этот тканый материал, другие фирмы создали надувные пространственные конструкции и разработали технологию их изготовления и монтажа.

Подобные конструкции  нашли широкое применение в строительстве. Например, в Детройте из такого материала  была построена крыша стадиона, вмещающего 80 тыс. зрителей. Эта крыша, имеющая опоры только по периметру, – самая большая в мире, построенная на основе резиновых материалов.

Другое «космическое»  достижение, нашедшее повторное применение при сооружении гражданских и  промышленных объектов – создание эффективных изоляционных материалов. Наиболее характерный пример – изоляция для аляскинского нефтепровода. Сырую  нефть, перекачиваемую на расстояние 1500 км, требуется все время подогревать, иначе она становится настолько  вязкой, что не «проталкивается» через  трубопровод.

Правда, добываемая сырая нефть – «теплая». Сохранив это тепло, можно было бы обойтись и без дополнительного подогрева. Здесь-то и пригодились изоляционные материалы, созданные в США в  рамках космической программы.

Изоляционное  покрытие нефтепровода на Аляске успешно  эксплуатируется. Оно не только сохраняет  тепло транспортируемой нефти, но и  передает его опорам трубопровода. Тем самым исключается осадка опор и как следствие возможная  авария трубопровода из-за его разрыва  от силовых напряжений.

В рамках космической  программы для теплозащиты поверхности  кораблей, используемых по программе  «Спейс Шаттл», была создана универсальная металлическая изоляционная панель. Нынче она с успехом применяется как элемент тепловой защиты разнообразных конструкций в земных условиях. Основное ее преимущество по сравнению с традиционной керамической плиткой, также применяемой для этой цели, – большая температурная устойчивость. Изоляционная панель из титана работает в диапазоне температур от 370 до 1480°С; она также защищает поверхность от соударений с микрочастицами и от эрозии. Ее использование (по сравнению с керамической облицовкой) не ведет к увеличению веса космического корабля.

Изоляционные  панели применяются в различных  теплоэнергетических объектах и  являются одним из ярких примеров использования достижений космонавтики в традиционных областях техники.

Противопожарная техника. Применение достижений космической науки и техники для борьбы с земными пожарами происходит в трех направлениях:

1. Дистанционное  обнаружение пожаров со спутников  Земли и информация о степени  их распространения.

2. Создание специальных  ракет, которые запускаются в  очаги пожаров, или использование  струи реактивного двигателя  для «сдува» пламени с очага  пожара. Так, например, в Италии  для борьбы с лесными пожарами, особенно в труднодоступных местах (горы, болота и т. д.), создаются  ракеты для запуска в очаг  пожара со специально оборудованного  самолета. Ракета содержит пенообразующие  компоненты для подавления огня. Применение противопожарных ракет  поможет оперативной борьбе с  огнем в труднодоступных районах  и особенно в начальной фазе пожара для гашения незначительных по размерам очагов (типа забытых туристами костров) без посадки самолета или вертолета в районе пожара или без десантирования пожарных.