Физики выяснили, как запуск Falcon 9 меняет атмосферу

По мере того, как стоимость запуска ракеты в космос падает, падает и количество запусков ракет. В прошлом году правительства и компании по всему миру добились успеха выпустил 133 ракеты на орбиту, побив 45-летний рекорд.

но существует проблема. Чтобы вырваться из-под земного притяжения, требуется, чтобы ракета высвободила огромное количество энергии за короткий промежуток времени. Когда ракета покидает Землю, она Производит горячий выхлоп Он меняет физику и химический состав атмосферы по мере прохождения. в бумага Опубликовано во вторник в журнале физика жидкостиДва физика смоделировали запуск ракеты SpaceX Falcon 9, взорвавшейся в космосе.

Они нашли несколько причин для беспокойства.

Углеродный след не проблема

Ракеты не отвечают за придание этому большого значения Углекислый газ в атмосфере. Типичный запуск сжигает примерно такое же количество топлива, как однодневный коммерческий полет, но производит в семь раз больше углекислого газа.2 — от 200 до 300 тонн — как пассажирский самолет. Это намного больше углерода, чем средний человек родился в их жизнино это ошибка округления по сравнению с 900 миллионов тонн углекислого газа2 До пандемии авиационная отрасль ежегодно металась.

Но это не вся история. «Нас не волнует углеродный след ракеты. Это не имеет значения», Исследователь Мартин Росс говорит. Для него действительно важны частицы в выхлопных газах ракет — в основном глинозем и сажа. Эти частицы рассеивают и поглощают солнечный свет. «Они изменяют температуру и вращение стратосферы», — говорит Росс.

К сожалению, ученые плохо понимают общее воздействие запуска ракеты на окружающую среду. «Существующий уровень данных о ракетных выбросах не дает исследователям достаточной информации для полной оценки воздействия пусков на глобальную окружающую среду», Росс говорит.

READ  Совершенно новый недорогой катализатор, ускоряющий производство кислорода из воды.

Влияние высоких выбросов углерода в атмосферу неясно

Исследователи, стоящие за новым исследованием, работают над тем, чтобы более остро осветить проблему, моделируя выхлоп из девяти отверстий ракеты Falcon 9 при ее запуске в космос. Эти симуляции включают данные о ракете и топливе (RP-1) с уравнениями, описывающими поведение газов в различных условиях. Обладая серьезной вычислительной мощностью, исследователи смогли предсказать поведение выхлопных газов после выхода из вентиляционных отверстий на высоте примерно 0,6 мили (1 км).

Исследователи проанализировали выброс, сравнив объем выхлопных газов, выпущенных во время одного километра движения в гору через определенный диапазон атмосферы (например, между 2 км и 2,99 км) с характеристиками атмосферы на этой конкретной высоте. Им пришлось принять этот несколько запутанный метод, потому что физический и химический состав атмосферы различается на разных высотах.

Они обнаружили, что общее количество выхлопных газов было «незначительным» по сравнению с окружающим воздухом даже на больших высотах. Это неожиданно, потому что на больших высотах атмосфера намного менее плотная. Согласно их расчетам, количество выхлопных газов, выбрасываемых Falcon 9 при движении на расстояние от 70 до 70,99 километров (около 43 миль), составляет одну четвертую массы, содержащейся в одном кубическом километре (около 0,25 мили).3) с воздуха на этой высоте. (Это передает синяя линия на графике ниже).

Сколько массы содержится в кубическом километре выхлопа по сравнению с окружающим воздухом.

какая нет Это незначительное количество углекислого газа2 Falcon 9 входит в более высокие уровни атмосферы по мере прохождения (обозначено красной пунктирной линией на рисунке выше). Как только его высота превышает 27 миль (43,5 км), ракета начинает выбрасывать более одного кубического километра углекислого газа.2 За каждый пройденный километр. К тому времени, когда он достигает 43,5 миль (70 км), Falcon 9 выбрасывает более чем в 25 раз больше углекислого газа.2 Он содержится в кубических километрах воздуха на этой высоте.

READ  Ученые обнаружили останки одного из крупнейших хищных динозавров Европы

И выхлоп ракеты содержит больше углерода

Это больше, чем углекислый газ. «Может быть, самое главное, что [amount of] Угарный газ (CO) и вода (H2O) [in rocket exhaust] с расположением, аналогичным двуокиси углерода», — пишут авторы. Это вызывает беспокойство, потому что в атмосфере почти нет ни угарного газа, ни воды. Следовательно, выбросы этих транспортных средств на больших высотах вносят более значительный вклад/высота в следовые количества, если таковые имеются, которые уже присутствуют».

Водяной пар мгновенно замерзает на этой высоте, но исследователи понятия не имеют, где находятся эти кристаллы льда. Монооксид углерода реагирует с гидроксидом (ОН) с образованием большего количества диоксида углерода.2. Исследователи также обнаружили, что опасные выбросы выхлопных газов, называемые термальными оксидами азота (NOx), могут долгое время задерживаться в горячих реках, прежде чем распространяться по атмосфере, особенно на более низких высотах.

Будущее неопределенно, но исследователи и регулирующие органы принимают к сведению

Некоторые говорят, что при более чем 100 пусках в год загрязнение от ракет не является проблемой. «Один из аргументов, который люди использовали в прошлом, заключается в том, что нам на самом деле не нужно заботиться о ракетах или космической отрасли, или что космическая отрасль мала и всегда будет мала». Росс говорит.

не согласился. «Я думаю, что события, которые мы наблюдаем в последние несколько лет, показывают, что… космос вступает в фазу очень быстрого роста, подобно авиации, которая была в 1920-х и 1930-х годах».

Так же считают и авторы нового исследования. «Мы считаем, что проблема загрязнения атмосферы в результате запусков ракет является жизненно важной и требует надлежащего решения, поскольку в будущем, в частности, ожидается рост коммерческих космических полетов», — написали они.

READ  Всероссийский экипаж космонавтов вылетел на Международную космическую станцию

Проблема загрязнения от ракет постепенно становится все более очевидной, и к ней серьезно относятся в высших эшелонах власти. Позднее в этом году Всемирная метеорологическая организация и Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде выпустят новый отчет, в котором кратко излагается, как выбросы ракет разрушают озоновый слой. Если повезет, это внимание приведет к тому, что загрязнение атмосферы станет основным фактором футуристический дизайн ракеты.

Исправление: в более ранней версии этой статьи было неправильно указано, что при выпуске было выпущено примерно такое же количество углекислого газа.2 Как поездка на целый день. Фактически, при типичном запуске сжигается столько же топлива, сколько при однодневном полете, но выделяется почти в семь раз больше углекислого газа.2 выбросы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.