Техника - молодёжи 1994-10, страница 31

Михаил ГЕРЦЕНТШТЕИН,

доктор физико-математических наук

Позволит ли конверсия "оборонки решить сложную экологическую проблему Земли?

ЭКОЛОГИЯ

тодиоштопка

innuvu" И Я - _ — ^^

озонной

дыры

Об опасности, которую несут дыры в озонном слое, знает каждый. Известен и основной виновник — фреон, используемый прежде всего в холодильниках и кондиционерах. Его молекулы распадаются под действием ультрафиолетового излучения Солнца, v выделяется хлор, который и отрывает от озона (О3) один атом, образуя обычный кислород. Причем делает это много раз.

Но почему дыры возникают у полюсов? А не там, где живет человек и загрязняет воздух? Все дело в оксидах азота, обладающих способностью связывать хлор и тем самым спасать озон. Однако при низких температурах (— 80° С) они вымораживаются, участвуя в образовании облаков. И тогда хлор резвится вовсю.

Многие экологи видя единственный и, как им кажется, очевидный выход: прекратить отравление природы. Но выясняется: мы зашли слишком далеко. Даже если совсем не выбрасывать в воздух новые порции фреона, то он еще долго будет поступать на высоты, где расположен озон, из нижних слоев атмосферы. Там его немало накопилось за предыдущие годы.

Надо срочно принимать меры. Но какие? Например, предлагается вымораживать фреон в специальных установках на поверхности Земли. Пропускать через них огромные количества воздуха — весьма дорогое удовольствие. Или доставлять в озоновый слой самолетами, ракетами пропан либо этан, которые тоже связывают хлор. Однако выхлопные газы двигателей сами по себе опасны для озона, и вред может намного превысить пользу.

Рассматривается и такой вариант, как наработка озона. Если, допустим, "обстрелять" верхнюю часть атмосферы ультрафиолетовым лазером, разрушающим кислород. Поскольку "пушку" придется разместить на борту космического аппарата (луч не пройдет через плотные слои воздуха), где взять для нее столько энергии?

Отличный производитель озона в нижней части атмосферы — молния.

Однако повторить природу непросто. Опять же: как подать энергию на нужную высоту (15 — 30 км), причем с минимальными потерями?

На мой взгляд, сегодня технически наиболее реально создание разряда в верхней части атмосферы с помощью радиоволн сверхвысоких частот. Излучающие их системы уже довольно давно применяются для радиолокационного обнаружения целей. Но нарабатывать ими озон сложно. Ведь для точной фокусировки луча (чтобы добиться необходимой интенсивности) требуется выполнить условие: отношение диаметра антенны к длине волны должно быть как можно больше. Значит, размер излучающеи антенной тарелки составит сотни метров (таких пока нет нигде). Доставка подобной махины к полюсам Земли — труднейшая задача. И еще: поворот (для сканирования) антенны. Здесь без супермощных двигателей, систем слежения не обойдешься. А самое главное, при таких поворотах она прогнется и луч расфокусируется.

В корне меняют ситуацию фазированная антенная решетка (ФАР), которая у нас выпускается оборонными предприятиями. Как же применить ее для борьбы с озонной дырой? Представьте: на площадке размером в сотни метров, расположены небольшие антенны с передатчиками. Фазы посылаемых ими волн связаны между собой. То есть источники когерентны. Чтобы направить луч в нужном направлении, ФАР не надо поворачивать, достаточно менять фазы излучений каждого передатчика. Мало того, управляя фазами, можно сфокусировать лучи на нужном расстоянии, там, где расположен озоновый слой. А значит, сложить волны таким образом, что они усилят друг друга. И таким образом получить высокую концентрацию энергии в данной точке. ФАР фактически работает как увеличительное стекло, которое прожигает бумажку.

Именно возможности быстрого управления лучом, его фокусировкой, а также

Техника-молодежи 1 0 ' 9 4

режимом плазмохимических реакций в разряде делают радиотехнический вариант предпочтительней других.

Сколько же понадобится энергии, чтобы производить озон? Минимальная "цена" наработки одной молекулы — 2,5 эВ. По прикидкам американских специалистов, восполнение теряемой сегодня им массы (она сопоставима с массой всего человечества) требует затрачивать в год 1% энергопотребления США.

Но даже этот расход можно сократить. Учтем, что при образовании озона увеличивается поглощение солнечного излучения. Значит, воздух прогреется и станут испаряться находящиеся в облаках замерзшие капельки, содержащие оксиды азота. А мы уже говорили об их благотворной роли.

Могут возразить: ФАР будут производить озон только весной и зимой, когда и появляются дыры. А остальное время — простаивать? Это же накладно!

Нет, аппаратуре найдется дело и летом, и осенью. Надо только систему перефокусировать и разряд зажигать ниже озонового слоя, там, где имеется фреон. Его можно разрушить, если подобрать со-отве ствующий режим работы радиосистемы. Образовавшийся же хлор вместе с потоками воздуха уйдет к поверхности, не успев погубить озон.

Итак, радиотехника открыла возможность решить экологическую проблему, которую создало само человечество. Подчеркнем, что оба проекта, основанные на использовании радиоволн, предложены в России. Все, о чем рассказано, вполне выполнимо. Но, конечно, на пути реализации проекта еще существует немало трудностей, науч ных и технических. Они связаны с тем, что мы пока плохо представляем все процессы в озоновом слое. Чт обы их узнать, необходимы измерения со спутников и самолетов, обработка измерений на ЭВМ, согласованная работа многих организаций. И здесь как нигде пригодится широкая программа международного сотрудничества. ■

29