Прогнозируемое увеличение числа космических полетов может повредить озоновый слой

Прогнозируемый рост числа запусков ракет для космического туризма, высадки на Луну и, возможно, путешествий на Марс заставляет многих мечтать о новой эре освоения космоса. Но исследование NOAA предполагает, что значительное увеличение активности космических полетов может повредить защитный озоновый слой на той единственной планете, где мы живем. Ракетные двигатели, работающие на керосине, широко используемые мировой ракетной индустрией, выбрасывают выхлопные газы, содержащие черный углерод или сажу, прямо в стратосферу, где озоновый слой защищает все живое на Земле от пагубного воздействия ультрафиолетового излучения, в том числе от рака кожи. и ослабление иммунной системы у людей, а также нарушение работы сельского хозяйства и экосистем. Согласно новому исследованию NOAA, опубликованному в Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 10-кратное увеличение количества запусков на углеводородном топливе, что вероятно в течение следующих двух десятилетий, исходя из последних тенденций роста космического трафика, повредит озоновый слой и изменит закономерности атмосферной циркуляции. «Нам нужно больше узнать о потенциальном воздействии двигателей, работающих на углеводородах, на стратосферу и климат на поверхности Земли», — сказал ведущий автор Кристофер Мэлони, научный сотрудник CIRES, работающий в Лаборатории химических наук NOAA. «Благодаря дальнейшим исследованиям мы сможем лучше понять относительное влияние различных типов ракет на климат и озон». Скорость запуска увеличилась в три раза По словам Мэлони, количество запусков за последние десятилетия увеличилось более чем в три раза, и в ближайшие десятилетия ожидается ускоренный рост. Ракеты являются единственным непосредственным источником антропогенного аэрозольного загрязнения над тропосферой, самой нижней областью атмосферы, которая простирается на высоту от четырех до шести миль над поверхностью Земли. Исследовательская группа использовала климатическую модель для моделирования воздействия примерно 10 000 метрических тонн сажевого загрязнения, выбрасываемого в стратосферу над северным полушарием каждый год в течение 50 лет. В настоящее время ежегодно выбрасывается около 1000 тонн выхлопных газов ракетной сажи. Исследователи предупреждают, что точное количество сажи, выбрасываемой различными двигателями на углеводородном топливе, используемыми по всему миру, плохо изучено. Исследователи обнаружили, что этот уровень активности повысит годовую температуру в стратосфере на 0,5–2 ° по Цельсию (или примерно на 1–4 ° по Фаренгейту), что изменит глобальные модели циркуляции, замедлив субтропические струйные течения на целых 3,5%, и ослабление стратосферной опрокидывающей циркуляции. Как выхлопы ракет влияют на озоновый слой На стратосферный озон сильно влияют температура и атмосферная циркуляция, отметил соавтор Роберт Портманн, физик-исследователь из Лаборатории химических наук, поэтому исследовательская группа не удивилась тому, что модель обнаружила, что изменения в стратосферных температурах и ветры также вызывают изменения в обилие озона. Ученые обнаружили, что снижение содержания озона происходит к полюсу от 30 градусов северной широты, или примерно на широте Хьюстона, почти все месяцы в году. Максимальное сокращение на 4% произошло на Северном полюсе в июне. Во всех других местах к северу от 30 ° северной широты в течение года наблюдалось, по крайней мере, некоторое снижение содержания озона. По словам Мэлони, эта пространственная картина потери озона напрямую совпадает с смоделированным распределением черного углерода и связанным с ним потеплением. «Суть в том, что прогнозируемое увеличение количества запусков ракет может подвергнуть людей в северном полушарии повышенному вредному ультрафиолетовому излучению», — сказал Мэлони. Исследовательская группа также смоделировала два более крупных сценария выбросов 30 000 и 100 000 тонн сажевого загрязнения в год, чтобы лучше понять последствия чрезвычайно большого увеличения будущих космических полетов с использованием двигателей, работающих на углеводородном топливе, и более четко изучить обратную связь, которая определяет реакцию атмосферы. . Результаты показали, что стратосфера чувствительна к относительно небольшим выбросам черного углерода. Моделирование более крупных выбросов показало аналогичные, но более серьезные нарушения атмосферной циркуляции и потери климата, чем в случае 10 000 метрических тонн. Создание исследовательского фонда Исследование основано на предыдущих исследованиях членов группы авторов. В исследовании 2010 года, проведенном под руководством соавтора Мартина Росса, ученого из Aerospace Corporation, впервые было изучено влияние на климат увеличения количества запусков ракет с образованием сажи. Второе исследование, проведенное в NOAA в 2017 году, соавтором которого был Росс, изучало реакцию климата на выбросы водяного пара из предлагаемой многоразовой космической системы запуска с использованием более чистых ракет на водородном топливе. «Наша работа подчеркивает важность разрушения озонового слоя, вызванного частицами сажи, испускаемыми ракетами на жидком топливе», — сказал Росс. «Эти симуляции меняют давнее мнение о том, что единственная угроза космических полетов озоновому слою исходит от ракет на твердом топливе. В то время как новое исследование описывает влияние сажи в выхлопных газах ракет на климат и состав стратосферы, ученые заявили, что оно представляет собой первый шаг в понимании спектра воздействий на стратосферу в результате увеличения количества космических полетов. По их словам, необходимо будет оценить выбросы продуктов сгорания от различных типов ракет. Сажа и другие частицы, образующиеся при сгорании спутников при их падении с орбиты, также являются растущим и плохо изученным источником выбросов в средних и верхних слоях атмосферы. Эти и другие темы потребуют дальнейших исследований для получения полной картины выбросов космической промышленности и их воздействия на климат и озоновый слой Земли.