Raketenstarts könnten unsere Atmosphäre auf neue Weise verschmutzen

Der leuchtende Effekt, eine Rakete in den Himmel zu schießen

SpaceX, Blue Origin und eine Vielzahl anderer privater Unternehmen haben dazu beigetragen, 2021 zu dem Jahr mit zu machen Die meisten Weltraumstarts In der Geschichte, aber Wissenschaftler sagen, dass dieser verrückte Ansturm in den Weltraum der Atmosphäre noch mehr Schaden zufügen könnte.

Die Anzahl der Startversuche doppelt im letzten Jahrzehnt. Und nach Berücksichtigung aller für 2022 geplanten Starts sieht es so aus, als ob das laufende Jahr so ​​ist er saß Den Rekord letztes Jahr zu sprengen. Aber der Raketenstart kommt Mit großen EmissionenAtmosphärischer Einfluss ist nicht vollständig verstanden.

Jetzt haben zwei Wissenschaftler nachgelegt Körper wächst aus Wissen suggerieren Dass der Wettlauf, die Erde zu verlassen, unserem Planeten und unserer Gesundheit schaden könnte. Die Forscher wiesen auf ein Online-Video hin, das den Start von SpaceX bis ins kleinste Detail modelliert. Ihre Simulationen zeigten, dass die Abgase der Rakete eine erstaunliche Menge an klimaverändernden Kohlenstoffgasen sowie schädlichen Stickoxiden durch mehrere Ebenen der Atmosphäre schleuderten.

„Die Bedeutung der Verschmutzung durch Raketen sollte nicht unterschätzt werden, da häufige Raketenstarts in der Zukunft einen erheblichen kumulativen Effekt auf das Klima haben könnten“, schreiben die Forscher in ihrem Bericht. PapierVeröffentlicht am Dienstag im Journal of Fluid Physics. Sie wiesen auch auf die Möglichkeit hin, dass Raketenstarts in Zukunft zu einer Gefahr für die menschliche Gesundheit werden könnten.

„Im Moment ist der Einsatz aufgrund einer geringen Anzahl von Starts gering“, Dimitris Drikakis, Physiker und Ingenieur an der Universität von Nikosia in Zypern und Mitautor der neuen Studie, erklärte Gizmodo in einer E-Mail. „Das Problem kann erheblich werden, wenn häufige Starts auftreten.“

Drikakis and his University of Nicosia colleague Ioannis Kokkinakis Ich habe mir speziell die Abgasemissionen des von ihnen gebauten Computermodells angesehen, das dem Modell von 2016 sehr ähnlich sein sollte Thaicom-8.start Die Falcon 9-Rakete von SpaceX, die ihre Energie aus Treibstoff erhielt RP-1, oder Raketentreibstoff-1, der ähnlich wie Kerosin ist. Die Forscher untersuchten die Rolle von Wärme, Druck, Gasmischung, Streumustern und anderen Faktoren, um die Raketenemissionen in verschiedenen Höhen und bis zu einer Höhe von maximal 41,6 Meilen (67 Kilometer) über der Oberfläche abzuschätzen.

Erdatmosphäre Mehrere Ebenen Abhängig von der Höhe weist jeder seine eigenen einzigartigen Bedingungen auf. Drikakis und Kokkinakis starteten ihre Modellrakete weiterhin von der erdnahen Troposphäre in die Stratosphäre und in die mittlere Atmosphäre.

Basierend auf ihren Modellen schätzten die Forscher, dass eine einzelne Falcon-9-Rakete in den ersten 165 Sekunden ihres Fluges etwa 116 Tonnen Kohlendioxid produzierte. „Diese Menge entspricht dem Ausstoß von etwa 69 Autos im Laufe eines ganzen Jahres [in the United Kingdom]“, schrieb Drikakis an Gizmodo, um es noch einmal zu wiederholen: 69 Autojahre Autofahren versus 165 Sekunden Raketenflug.

Kohlendioxid sammelt sich in der unteren Atmosphäre an, wenn wir fossile Brennstoffe verbrennen, das Treibhausgas, das maßgeblich für den vom Menschen verursachten Klimawandel verantwortlich ist. Aber viele der in der Modellstudie erzeugten Emissionen traten in der Atmosphäre in großen Höhen auf, wo die Klimaauswirkungen von CO2 nicht gut verstanden sind, als sie näher an der Erde sind. Für jeden Kilometer, den die Rakete in den höchsten untersuchten Höhen nach oben kletterte, sandte der Falcon 9-Simulator eine Masse an Kohlendioxid aus, die dem 26-fachen der Menge entspricht, die bereits in einem Kubikkilometer der Atmosphäre enthalten ist.

Gleichzeitig setzte die Rakete auch ähnliche Mengen an Kohlenmonoxid und Wasserdampf frei, die normalerweise nur in Spuren in der Atmosphäre vorhanden sind. Dies fügt sich nun in die Liste der unverständlichen atmosphärischen Veränderungen ein, die Raketenstarts hervorrufen können.

Hinzu kommen die gefürchteten Stickoxide (NOx). oben auf der Existenz Mundgeruch Schadstoffe Was zu Atemwegserkrankungen führen kann, und diese Gase verschlechtern auch unsere Atmosphäre kritische Ozonschicht. In den ersten 70 Sekunden des geplanten Starts produzierte eine SpaceX-Rakete laut Drikakis schätzungsweise eine Tonne Stickoxide, was den jährlichen Emissionen von etwa 1.400 Autos entspricht. Stickoxide bilden sich am besten bei großer Hitze, sodass der größte Teil dieser Freisetzung in der unteren Atmosphäre stattfand, insbesondere in Höhen von weniger als 10 km (6,2 Meilen).

Kohlendioxid und andere Treibhausgase [types] die in die Atmosphäre emittiert werden, können das Klima beeinflussen, wenn sie in ausreichenden Mengen emittiert werden“, sagte er Eric Larson, ein Harvard-Geologe, der nicht an der neuen Forschung beteiligt war, in einer E-Mail an Gizmodo. Aber er fügte hinzu, dass dieses Papier die klimatischen Auswirkungen des Raketenstarts nicht wirklich bewertet.

Stattdessen sagte Larson, der Wert der Studie liege in ihren Schätzungen der Emissionsmengen. Er erklärte, dass die Studie „einige Lücken füllt“. Insbesondere glaubte Larson, dass sich der wichtigste „Beitrag“ der neuen Forschung auf die Stickoxidproduktion und das Potenzial für Ozongefahren bezieht, im Gegensatz zu Bewertungen direkter Auswirkungen auf die Luftqualität. „Es zerstört die nützliche Ozonschicht“, sagte er. „Ich denke, die erheblichen globalen Auswirkungen der raketengetriebenen NOx-Emissionen werden wahrscheinlich eher das stratosphärische Ozon als die Luftqualität zerstören.“

Die Ozonschicht schützt die Oberfläche unseres Planeten vor den schädlichsten Strahlen der Sonne. ohne ihn, viel Leben Auf der Erde wird er sterben. Und Wir haben es fast verloren Einmal wegen chemischer Emissionen. Nachdem die schädlichen Verbindungen verboten wurden, erholte sich die Ozonschicht, aber seitdem ist sie ein ständiges Problem.

a UN-Bericht 2018 Es wurde der Schluss gezogen, dass Raketenstarts eine minimale Wirkung (weniger als 0,1 %) auf Ozon hatten. Aber der Ozonverlust durch Raketenstarts Laut der neuen Studie könnte sie aufgrund fehlender Forschung zu diesem Thema mehr als zehnmal höher sein als bisher angenommen. Und noch einmal: Heute fliegen viel mehr Raketen ins All als vor vier Jahren.

Es ist wichtig zu wiederholen, dass die neue Studie auf Schätzungen und Modellen basiert, was bedeutet, dass sie erhebliche Einschränkungen aufweist. „Atmosphäre ist ein sehr komplexes System“, sagte Drikakis. Er stellte fest, dass sich sein Team bei der Erlangung dieser Ergebnisse einer großen Unsicherheit bewusst sein musste, da klare Informationen über die physikalischen und chemischen Prozesse in höheren Höhen als der Atmosphäre fehlen.

Zusätzlich zur Beseitigung dieser Zweifel planen die Wissenschaftler, den Zusammenhang zwischen Ozonabbau und Weltraumstarts in zukünftigen Forschungsarbeiten weiter zu untersuchen. Sie hoffen auch, dass weitere Studien die Auswirkungen atmosphärischer Veränderungen auf das Erdklima untersuchen werden.

Aber im Moment sind Drakakis und Kokinakis, obwohl sie all das oben Genannte wissen, immer noch Unterstützer der Weltraumforschung. „Wir haben eine Leidenschaft für Raketen und glauben, dass der kommerzielle Sektor auf diesem Gebiet erstaunliche Fortschritte gemacht hat“, sagte Drikakis zu mir. „Wir stehen am Anfang einer wunderbaren Reise“, fügte er hinzu.

Er hofft, dass ihre Forschungen und Studien, wie ihre, der aufkeimenden Luft- und Raumfahrtindustrie helfen werden, „Lösungen zu entwickeln, die das Raketendesign verbessern und die Auswirkungen von Abgasen mildern“. Für die Erde verlässt er alle Hoffnung, dass Innovationen mit Raketengeschwindigkeit kommen werden.

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