Загрязнение верхних слоев атмосферы выхлопами от ракет может повлиять на климат Земли

Новое исследование показывает, как загрязнение воздуха при запуске ракет распространяется в атмосфере, потенциально провоцируя опасное потепление на нетронутых высотах.

Группа исследователей из Университета Никосии на Кипре изучила, как загрязнение воздуха, включая углекислый газ и сажу, распространяется в воздухе при подъеме ракеты через атмосферу Земли.

Исследователи обнаружили, что концентрация нескольких загрязняющих веществ в мезосфере (слой атмосферы на высоте 50-80 км) остается тревожно высокой в течение длительного времени после каждого запуска. Эти загрязнители включают основной климатический газ - углекислый газ, и это беспокоит ученых, поскольку локальное потепление более высоких слоев атмосферы может иметь далеко идущие последствия для климата Земли.

Исследователи основывали свое исследование на выбросах, производимых одной из самых популярных на сегодняшний день ракет - Falcon 9 компании SpaceX, которая сжигает ракетное топливо RP1 и жидкий кислород. Такие ракеты производят выхлоп, содержащий углекислый газ и водяной пар, а также различное количество сажи, оксидов азота и серы. Углекислый газ, водяной пар и оксиды азота - это парниковые газы, которые поглощают тепло и нагревают нашу планету.

В заявлении команды говорится, что, согласно их моделированию, прохождение ракеты через мезосферу вызывает значительное локальное и кратковременное увеличение концентрации углекислого газа.

"Выделяемая масса углекислого газа при подъеме ракеты на высоту 1 километр в мезосфере эквивалентна массе, содержащейся в 26 кубических километрах атмосферного воздуха на той же высоте", - говорится в заявлении исследователей, добавляя, что такие концентрации действительно являются значительными.

В конце концов, циркуляция атмосферы рассеивает эти парниковые газы и возвращает их концентрацию к "стандартному" уровню. Однако неизвестно, как долго концентрации остаются повышенными и какое влияние они могут оказать на температуру мезосферы.

Другие виды воздействия запусков ракет на мезосферу были описаны ранее. Например, известно, что запуски космических челноков НАСА вызывали образование впечатляющих полярных мезосферных облаков - самого высокого типа облаков, которые, как известно, образуются в атмосфере Земли. Ученые также обеспокоены влиянием оксида алюминия и других частиц, присутствующих в ракетных выхлопах, на стратосферный озон и тепловой баланс атмосферы Земли.

Если говорить только о парниковых газах, то вклад ракетных запусков довольно незначителен: он составляет всего 1% от углеродного следа авиации, что само по себе составляет лишь 2,4% от ежегодных глобальных выбросов углерода, по данным Института изучения окружающей среды и энергетики.

Однако индустрия космических полетов растет, и количество запусков увеличивается с каждым годом. Хотя влияние загрязнения атмосферы ракетами в настоящее время изучено недостаточно хорошо, результаты данного исследования позволяют предположить, что было бы неплохо внимательно следить за ситуацией.

"Мы надеемся, что компании, осуществляющие коммерческие полеты, такие как SpaceX, Virgin Galactic и New Shepard, и связанные с ними производители двигателей, учтут эти эффекты в будущих разработках", - сказал в заявлении соавтор исследования Димитрис Дрикакис, профессор многопрофильных наук в Университете Никосии (Кипр).

И это так. И SpaceX, и Blue Origin, компания, разрабатывающая ракету "Нью Шепард", используют метановое топливо металокс в своих ракетах следующего поколения (Starship и New Glenn, соответственно). Современные исследования показывают, что металокс чрезвычайно эффективно сгорает в процессе работы, в результате чего образуется очень мало выбросов, помимо углекислого газа, водяного пара и небольшого количества оксидов азота, согласно Базе данных индексов выбросов, опубликованной Национальными академиями.