Международная космическая индустрия находится на траектории роста, однако новые исследования показывают, что быстрое увеличение количества запусков ракет может повредить озоновый слой.
Рост числа космических запусков
Каждый год в мире несколько сотен ракет запускаются коммерческими компаниями и государственными космическими программами. Это происходит примерно на 20 площадках, почти все из которых расположены в Северном полушарии. Наибольшее количество запусков в настоящее время приходится на Соединённые Штаты, Китай, Новую Зеландию и Россию.
Наше последнее исследование изучает переломный момент, когда увеличение количества запусков начнёт вызывать проблемы. Результаты показывают, что как только количество запусков достигнет 2000 в год — примерно в десять раз больше, чем в прошлом году, — текущее восстановление озонового слоя замедлится.
Мы утверждаем, что при должном внимании мы можем избежать такого будущего. Экономические выгоды от роста отрасли могут быть реализованы, но для этого потребуются совместные усилия.
Ракеты истощают озоновый слой
Озоновый слой защищает жизнь на Земле от вредных солнечных ультрафиолетовых (УФ) лучей. Он медленно восстанавливается после воздействия хлорфторуглеродов и других разрушающих химических веществ, выброшенных в прошлом веке, благодаря глобальным договорённостям в рамках Монреальского протокола.
Газы и твёрдые частицы, выбрасываемые ракетами при проходе через атмосферу, как известно, истощают озоновый слой. Пока они не вызывают заметного истощения озонового слоя, поскольку ежегодно происходит относительно немного запусков.
Однако количество запусков неуклонно растёт. В 2019 году было совершено 102 запуска. К 2024 году их количество увеличилось до 258 по всему миру. Ожидается, что в 2025 году их будет ещё больше. В разных точках мира ракетная индустрия прогнозирует впечатляющие темпы роста.
Для запусков в США ожидается утроение количества ракетных запусков к 2028 году.
Одним из факторов такого роста является стремление создать спутниковые созвездия численностью в десятки тысяч единиц, размещённых на низкой околоземной орбите. Для их создания требуется множество запусков, и это происходит в нескольких странах под управлением ряда компаний.
После развёртывания этих созвездий потребуются постоянные запуски для снабжения их активными спутниками.
Потенциальная задержка в восстановлении озонового слоя
Чтобы выяснить, как будущие запуски могут повлиять на озоновый слой, мы сначала создали базу данных химических веществ, разрушающих озоновый слой, выбрасываемых ракетами, которые используются в настоящее время. Затем мы ввели эту базу данных в модель атмосферы Земли и климата и смоделировали состав атмосферы при нескольких сценариях более высоких темпов ракетных запусков.
Мы обнаружили, что при примерно 2000 запусках по всему миру каждый год озоновый слой истончается на 3%. Из-за переноса в атмосфере химических веществ, выбрасываемых ракетами, мы наблюдали наибольшие потери озона над Антарктидой, хотя большинство запусков происходит в Северном полушарии.
К счастью, потери озона невелики. Мы не ожидаем увидеть катастрофического ущерба для людей или экосистем. Однако потери значительны, учитывая глобальные усилия, предпринимаемые для восстановления озонового слоя. Глобальный уровень озона всё ещё примерно на 2% ниже, чем до начала потерь, вызванных хлорфторуглеродами.
Будущие потери озона не предопределены
Обнадёживает то, что мы не обнаружили значительных потерь озона в сценарии с более скромными темпами — около 900 запусков в год. Однако это касается типов ракет, которые используются сейчас во всём мире.
Мы сосредоточены на нынешних ракетах-носителях, поскольку неизвестно, когда новые и крупные ракеты, разрабатываемые в настоящее время, поступят в эксплуатацию. Но для таких крупных ракет часто требуется гораздо больше топлива, что создаёт больше выбросов при каждом запуске.
Выбор ракетного топлива имеет большое значение для атмосферы. Мы обнаружили, что топливо, выделяющее хлорсодержащие химические вещества или частицы чёрного углерода, оказывает наибольшее влияние на озоновый слой. Сокращение использования этих видов топлива по мере увеличения количества запусков является ключом к поддержке продолжающегося восстановления озонового слоя.
Космический аппарат и обломки спутников при возвращении в атмосферу также могут нанести ущерб. Однако мировое научное сообщество ещё не до конца понимает химию, связанную с возвращением в атмосферу. Наша работа представляет собой реалистичный «нижний порог» для минимально возможного ущерба.
Но важно помнить, что эти последствия не предопределены. Вполне возможно создать ракетную индустрию, в которой мы избежим вредных последствий, но для этого потребуется сократить использование хлорсодержащих видов топлива, минимизировать выбросы чёрного углерода новыми ракетами и осуществлять мониторинг выбросов.
Это потребует активных усилий и энтузиазма со стороны промышленности и регулирующих органов, работающих вместе с учёными. Но это должно начаться сейчас, а не после того, как ущерб будет нанесён.
Laura Revell, доцент кафедры атмосферной химии, Университет Кентербери; Michele Bannister, старший преподаватель астрономии, Школа физических и химических наук Te Kura Matū, Университет Кентербери.
Эта статья перепечатана из The Conversation под лицензией Creative Commons.