Rumfartforurening: Hvordan påvirker raketopskydninger og rumskram jordens atmosfære?

NASA

NASA's Space Launch System (SLS) under udvikling vil gøre brug af kraftige solide raketmotorer. (Billedkredit: NASA)



Ingen ved i hvilken grad raketopskydninger og genindtrængning af rumaffald påvirker Jordens atmosfære - men sådan uvidenhed kunne snart afhjælpes.



Spørgsmålet om raketemissioner - som leverer gasser og partikler direkte ind i den midterste og øvre atmosfære - vil blive inkluderet i en kommende FN -kvadratårig global ozonvurdering fra 2018, der går i dybden med de stoffer, der er ansvarlige for ozonnedbrydning .

'2018 -vurderingen er virkelig den første, der har et betydeligt afsnit om raketemissioner, ikke bare en tankegang,' sagde Martin Ross, hovedforfatter til det relevante afsnit i den kommende rapport. [ Verdens højeste raketter: Hvordan de stabler op ]



'Rakets klimapåvirkning er ikke rigtigt blevet behandlet alvorligt endnu,' siger Ross, senior projektingeniør for civile og kommercielle lanceringsprojekter i The Aerospace Corporation i El Segundo, Californien, til demokratija.eu. 'Men med hensyn til ozon forstår vi nu, at klimaet og ozonpåvirkningen af ​​raketudstødning er fuldstændig sammenflettet.'

Raket sod ophobes i den øvre stratosfære, hvor partiklerne absorberer sollys, sagde Ross. Denne ophobning opvarmer den øvre stratosfære, ændrer kemiske reaktionshastigheder og fører sandsynligvis til ozontab, tilføjede han.

Ved at markere spørgsmålet sagde Ross, at han håber, at det videnskabelige samfund bliver interesseret nok til at begynde at køre atmosfæriske modeller af fænomenet - især fordi tempoet i raketopskydninger forventes at stige betydeligt i de kommende årtier.



'Jeg tror, ​​vi er på det tidspunkt,' sagde Ross.

Ingen målestok

Et centralt undersøgelsesfokus er klimapåvirkningen af ​​store emissioner af raketmotorer: kuldioxid, vand, sort kulstof og aluminiumoxidpartikler, der udledes af solide raketforstærkende motorer.

En nylig fund, sagde Ross, er, at aluminiumoxidpartikler, der tidligere var tænkt til at afkøle Jorden ved at sprede solstrømmen tilbage til rummet, faktisk varme planeten , ved at absorbere udgående terrestrisk, langbølget stråling. Men fuldt ud at værdsætte mikrofysikken i aluminiumoxid og andre raketemissioner, der indføres i atmosfæren, kræver mere forskning, tilføjede han.



For eksempel er interaktionerne mellem Jordens atmosfære og udstødning fra metan-drevne raketmotorer ikke blevet modelleret, 'så vi ved virkelig ikke' hvilken effekt disse raketter har, sagde Ross.

Der er ingen målestok til at vurdere, hvor betydelige virkningerne af raketudstødning kan være, tilføjede han.

'Forestillingen om, hvad der er den metriske, ved hvilken raketudstødning skal bedømmes ... det er et helt åbent spørgsmål,' sagde Ross. 'Sammenlign derefter denne metrik med den forventede vækst i lanceringshastigheder. Det skal virkelig gøres. Bare at sige, at ozontabet er for stort - det er ikke en acceptabel måling. '

Der har været en del brummer for nylig om rumflyselskaber, der skyder efter hyppige 'flyselskabslignende operationer', men forskere, ingeniører og beslutningstagere 'lægger generelt ikke to og to sammen med hensyn til de emissioner, der er underforstået af den idé', Sagde Ross.

Forskere undersøger i hvilket omfang raketudstødning og faldende rumrester bidrager til at nedbryde Jorden

Forskere undersøger i hvilken grad raketudstødning og faldende rumrester bidrager til at nedbryde Jordens ozon.(Billedkredit: NASA)

Genindtræden af ​​røgpartikler

Rumhardware, der falder tilbage til Jorden, kan også påvirke atmosfæren, så genindtræden i orbitalrester bør også undersøges, sagde Ross.

'Fordamp' kan betyde 'forsvinde' i de fleste menneskers sind, men det er bestemt ikke tilfældet med genindtræden i rumskram, sagde Ross. Sådan affald, sagde han, genererer 'genindtræden af ​​røgpartikler' (RSP'er) med ukendt sammensætning og reaktivitet. Videnskabelige modeller tyder på, at mindst 50 procent af et givet affaldsobjekt vil ende som RSP'er under genindtræden.

'I de afgørende 20 sekunders genindgang går du fra opvarmning til smeltning til fordampning og derefter tilbage i støv. Hvordan sker det? Hvad er den sammensætning? Det ved vi slet ikke. Vi er nødt til at komme væk fra denne idé om, at fordampning er lig med forsvinden, 'sagde Ross. 'Fordampning er lig med støvproduktion. Denne proces er slet ikke velforstået. Igen skal vi kende mikrofysikken i disse rekondenserede partikler. '

Et Orbital ATK Cygnus -fragtskib styrter ned i Jorden

Et Orbital ATK Cygnus -fragtskib styrter ned i Jordens atmosfære i en brændende finale. Fordampning af kasseret rumhardware er lig med støvproduktion-en proces, der ikke er velforstået.(Billedkredit: ESA / NASA)

Brændende computere

Stødet ned i Jordens atmosfære af forladte satellitter, raketstadier og andre rumflotsam er en almindelig begivenhed. For genindtastninger af rumfartøjer er denne proces 'grundlæggende brændende computere', sagde Ross.

Under genindtræden udsættes store bidder af aluminium og andre materialer for intens opvarmning. Den kemiske kinetik af partiklerne, der produceres på denne måde, er ikke blevet undersøgt, sagde Ross. Nogle partikler er meget reaktive, så små mængder af dem kan have en betydelig effekt på atmosfærisk kemi, tilføjede han.

'Indtil videre har ingen anset det for vigtigt nok at studere, og det tror jeg,' sagde Ross.

Leonard David er forfatter til 'Mars: Our Future on the Red Planet', udgivet af National Geographic. Bogen er en ledsager til National Geographic Channel -serien 'Mars'. David har længe været forfatter til demokratija.eu og har rapporteret om rumindustrien i mere end fem årtier. Følg os @Spacedotcom , Facebook eller Google+ . Oprindeligt udgivet den demokratija.eu .