Прагнення приватних компаній до того, щоб космічні польоти стали буденною реальністю, перетворює верхні шари земної атмосфери на ненавмисний випробувальний полігон, наслідки якого тільки починають усвідомлювати вчені.
Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.
Кожен успішний запуск ракети, що є тріумфом людського генія, має свою тіньову сторону: хімічні речовини, що містяться у вихлопних газах і залишках палива, вступають у реакцію з озоном, спричиняючи розрідження захисного шару, від якого залежить життя на нашій планеті. Ця проблема набуває загрозливих масштабів, зростаючи синхронно з прискоренням темпів освоєння космосу.
У 1980-х роках світова спільнота вже зіткнулася з подібною атмосферною загрозою. Тоді синтетичні сполуки, відомі як хлорфторвуглеці (ХФВ), які широко використовувалися в аерозолях та холодильній техніці, пробивали озоновий щит, сприяючи проникненню небезпечного ультрафіолетового випромінювання. Відповідь була швидкою та глобально скоординованою: Монреальський протокол 1987 року ввів заборону на ці руйнівні речовини. Завдяки цьому викиди ХФВ вдалося скоротити на 99%, і вже до 2025 року супутникові дані зафіксували одну з найменших антарктичних озонових дірок за весь час відновлювального періоду.
Проте, щойно одна глава атмосферної шкоди підходить до кінця, тихо розпочинається інша. Різке збільшення кількості комерційних запусків, від розгортання супутникових мереж до космічного туризму, спричинило явище, яке науковці називають ракетним ренесансом. Починаючи з 2019 року, річна кількість запусків зросла більш ніж удвічі, і кожен такий політ залишає хімічний відбиток у верхній стратосфері.
Кожна ракета, що проривається крізь стратосферу, викидає газоподібний хлор із твердого палива, металеві частки від згоряння компонентів двигунів, а також сажу, чорний вуглець від спалювання палива. Ці залишки не лише сприяють утриманню тепла у верхніх шарах атмосфери, але й провокують хімічні процеси, що призводять до руйнування озону саме в тій зоні, де він найвразливіший.
«Швидке зростання глобальної кількості ракетних запусків може уповільнити відновлення життєво необхідного озонового шару», – зауважує Сандро Ваттіоні з ETH Zurich, провідний автор модельного дослідження 2024 року, присвяченого цьому питанню.
Команда Ваттіоні виявила, що попри те, що нинішній вплив залишається помірним, озоновий шар досі приблизно на 2% тонший, ніж до початку його виснаження через ХФВ. Це слугує доказом того, що відновлення, хоч і триває, залишається незавершеним.
На основі концепції Ваттіоні, дослідницька група Лаури Ревелл нещодавно змоделювала кілька сценаріїв розвитку світової космічної індустрії. За помірного зростання, що передбачає близько 884 запусків на рік, глобальний рівень озону може зменшитися приблизно на 0,17% до 2030 року. Якщо ж прийняти сценарій високого зростання з приблизно 2040 запусками щорічно, втрати зростають до 0,29% у глобальному масштабі, а над Антарктидою – майже до 4%.
Ці відсотки можуть здаватися незначними, але хімія озону має нелінійний характер. Навіть мінімальні зміни можуть загальмувати відновлення, нівелюючи прогрес, досягнутий протягом десятиліть скоординованих зусиль. Обидва дослідження сходяться на однозначному попередженні: якщо не будуть розроблені та впроваджені екологічніші двигуни, космічна галузь, що швидко розвивається, може звести нанівець значну частину відновлення, забезпеченого Монреальським протоколом. Для розуміння причин цього явища вчені вказують на конкретні хімічні процеси, що відбуваються у вихлопних шлейфах ракет.
Найбільшу загрозу для озону становлять газоподібний хлор та сажа. Хлор каталітично руйнує молекули озону, тоді як сажа спричиняє нагрівання середньої атмосфери, що прискорює ті ж самі руйнівні реакції.
Сліди сажі залишає більшість видів палива, проте хлор є унікальною особливістю твердопаливних ракетних двигунів. Двигуни, що працюють на кріогенних рідинах, таких як водень та кисень, мають мінімальний вплив на озон, але через їхню технічну складність вони використовуються рідко, лише приблизно у 6% сучасних запусків.
І шкода не обмежується лише етапом старту. Моделювання Ваттіоні охоплювало лише запуск, але повернення об’єктів в атмосферу доповнює картину. Супутники на низькій навколоземній орбіті зрештою згоряють при входженні в атмосферу, вивільняючи оксиди азоту та металевий пил. Оксиди азоту безпосередньо виснажують озон, а метали можуть або формувати полярні стратосферні хмари, або виступати як каталітичні поверхні для реакцій, що посилюють втрату озону.
Ці ефекти від повернення до атмосфери залишаються недостатньо вивченими і здебільшого відсутні в сучасних моделях. З огляду на зростаючу кількість супутникових угруповань, такі вогняні повернення ставатимуть все частішими, і сукупний вплив на озон, ймовірно, буде значно більшим, ніж свідчать поточні оцінки.
Всі ці висновки окреслюють майбутнє, успіх якого залежить не так від нових відкриттів, як від дисципліни та регулювання. Як підсумовує Ревелл, уникнути подальшого руйнування озону все ще можливо.
Для цього необхідна ретельна координація між вченими та регуляторними органами, що включає моніторинг ракетних викидів, поетапну відмову від палива з високим вмістом хлору та сажі, стимулювання розробки чистіших двигунів і впровадження нагляду за процесами запусків. Урок, винесений з озонової кризи 1980-х років, чіткий: зміни в атмосфері відбуваються непомітно, доки їхні наслідки не стають очевидними та критичними.
Читайте також: