Ülemistes atmosfäärikihtides põlevad kosmoseaparaadid: millised on tagajärjed kliimale?

see artikkel avaldati algselt Vestlus veebruaril 23, 2024.

Elon Muski SpaceX teatas, et loodab järgmise kuue kuu jooksul 100 Starlinki satelliiti. avastas disainivea mis võib põhjustada nende ebaõnnestumise. Selle asemel, et ohustada teisi kosmoseaparaate, viib SpaceX need satelliidid ümber, et atmosfääris ära põleda.

Kuid atmosfääriteadlased tunnevad üha enam muret selle pärast näiline kärbse kallutamine kosmosesektori poolt põhjustatud kliimamuutused Maal. Hiljuti ja ootamatult leiti üks meeskond potentsiaalsed osoonikihti kahandavad metallid kosmoselaevadelt stratosfääris, atmosfäärikihis, kus tekib osoonikiht.

Suhteline "madal maa orbiit", kus satelliidid Maa jälgimine ökosüsteemid on üha rohkem ülekoormatud – ainuüksi Starlinkil on orbiidil üle 5,000 kosmoselaeva. Seetõttu on prahi koristamine kosmosesektori prioriteet. Hiljuti startinud kosmoselaevad tuleb samuti 25 aasta jooksul orbiidilt eemaldada (USA kehtestas hiljuti rangema viieaastane reegel) liikudes ülespoole nn surnuaia orbiidile või allapoole Maa atmosfääri.

Madalamal orbiidil tiirlevad satelliidid on tavaliselt loodud kasutama ülejäänud kütust ja Maa gravitatsiooni tõmbejõudu, et uuesti atmosfääri siseneda. Kontrollitud taassisenemisel siseneb kosmoseaparaat eelnevalt määratud ajal atmosfääri, et maanduda Vaikse ookeani kõige kaugemas osas kl. Punkt Nemo (teise nimega kosmoselaevade surnuaed). Kontrollimatu taassisenemise korral jäetakse kosmoselaevad järgima "loomulikku hävingut" ja põlema atmosfääris.

NASA ja Euroopa Kosmoseagentuur propageerivad seda kõrvaldamisviisi osana disainifilosoofiast, mida nimetatakse "design for demise". Keskkonnaalane väljakutse on ehitada, käivitada ja käitada satelliit, mis on piisavalt tugev, et see toimiks kosmosevaenulikkuses, kuid mis suudab uuesti sisenemisel kergesti puruneda ja põleda, et vältida ohtliku prahi jõudmist Maa pinnale. See on veel pooleli.

Satelliidioperaatorid peavad enne litsentsi andmist tõestama, et nende projekteerimisel ja taassisenemisplaanidel on madal inimeste tabamuse määr. Kuid on vähe muret seoses mõjuga Maa ülemistele atmosfäärikihtidele taassisenemise etapis. See ei ole möödalaskmine.

Algselt ei pidanud ei kosmosesektor ega astrofüüsika kogukond satelliitide taassisenemisel põlemist tõsiseks keskkonnaohuks – vähemalt atmosfäärile. Lõppude lõpuks on kosmoselaevade eraldunud osakeste arv väike, võrreldes 440 tonniga meteoroidid mis satuvad atmosfääri iga päev koos vulkaanilise tuhaga ja inimeste põhjustatud saasteainetega, mis tulenevad Maa tööstusprotsessidest.

Halb uudis osoonikihile?

Kas atmosfääri kliimateadlased reageerivad kosmoselaevade osakeste olemasolule atmosfääris üle? Nende mured põhinevad 40-aastasel uurimistööl lõuna- ja põhjapooluse kohal asuvate osooniaukude põhjuste kohta, mida esmakordselt täheldati laialdaselt 1980. aastatel.

Tänapäeval teavad nad, et osoonikadu põhjustab inimtegevus tööstuslikud gaasid, mis kombineerivad loomuliku ja väga kõrge kõrgusega polaarsed stratosfääri pilved või pärlpilvede ema. Nende eeterlike pilvede pinnad toimivad katalüsaatoritena, muutes healoomulised kemikaalid aktiivsemateks vormideks, mis võivad kiiresti hävitada osooni.

Dan Cziczo on USA Purdue ülikooli atmosfääriteadlane ja hiljutise uuringu kaasautor, milles leiti stratosfäärist osoonikihti kahandavaid aineid. Ta selgitab mulle, et küsimus on selles, kas kosmoselaevade uued osakesed aitavad kaasa nende pilvede tekkele ja põhjustavad osoonikadu ajal, mil Maa atmosfäär on lihtsalt hakkab taastuma.

Atmosfääriteadlastele, nagu Cziczo, valmistab rohkem muret see, et vaid mõned uued osakesed võivad tekitada rohkem seda tüüpi polaarpilvi – mitte ainult atmosfääri ülemistes kihtides, vaid ka atmosfääri madalamates kihtides, kus tekivad rünkpilved. Rünkpilved on õhukesed, tuhmid jääpilved, mida võite märgata kõrgel taevas, kuue kilomeetri kõrgusel. Nad kipuvad laskma päikesesoojust läbi, kuid jätavad selle väljapääsul lõksu, nii et teoreetiliselt võib rohkem rünkpilvi lisada globaalset soojenemist lisaks sellele, mida me juba näeme kasvuhoonegaasidest. Kuid see on ebakindel ja veel õpitakse.

Cziczo selgitab ka, et anekdootlike tõendite põhjal teame, et kõrgmäestiku pilved pooluste kohal muutuvad, kuid me ei tea veel, mis selle muutuse põhjustab. Kas tegemist on looduslike osakestega, nagu meteoroidid või vulkaanilised praht, või kosmoseaparaatidest pärit ebaloomulikud osakesed? Seda me peame teadma.

Uus kosmoseodüsseia: erahuvide tasakaalustamine globaalse teadusega

Kosmose demokratiseerimine ja erastamine esitab teadlastele uusi võimalusi ja väljakutseid. Konkurentsi tihenedes ja majanduslike huvide kasvades kerkib küsimus: kuidas tagada, et ruum jääks jätkusuutlikuks keskkonnaks, millest on kasu kogu inimkonnale?

Astronoomiateadust mõjutavad tehistähtkujud

ISC vestleb Rahvusvahelise Astronoomialiidu endise peasekretäri Piero Benvenutiga pimedast ja vaiksest taevast ning kolmest astronoomiat mõjutavatest kunstlikest häiretest.

Murelik, kuid mitte kindel

Kuidas me siis sellele küsimusele vastame? Meil on mõned uuringud atmosfääriteadlastelt, kosmoselaevade ehitajatelt ja astrofüüsikutelt, kuid need ei ole piisavalt ranged ega keskendunud, et teha teadlikke otsuseid, millises suunas võtta. Mõned astrofüüsikud väidavad, et kosmoselaevade alumiiniumoksiidi (alumiiniumoksiidi) osakesed põhjustavad atmosfääris keemilisi reaktsioone, mis käivitab tõenäoliselt osooni hävimise.

Seda teemat üksikasjalikult uurivad atmosfääriteadlased pole seda hüpet teinud, kuna pole piisavalt teaduslikke tõendeid. Teame, et kosmoselaevade osakesed on stratosfääris. Kuid mida see osoonikihi või kliima jaoks tähendab, pole veel teada.

Suurema toetuse saamiseks on ahvatlev uurimistulemusi üle tähtsustada. Kuid see on tee uurimistöö põrgusse – ja eitajad kasutavad kehvasid leide hiljem uurimistöö diskrediteerimiseks. Samuti ei taha me kasutada populistlikke arvamusi. Kuid oleme ka õppinud, et kui ootame, kuni vaieldamatud tõendid on kättesaadavad, võib olla liiga hilja, nagu osooni kadu. See on pidev dilemma.

Võite olla huvitatud ka

Kosmoseuuringute komitee (COSPAR) 45. teaduslik assamblee

Kosmoseuuringute komitee 45. teadusassamblee (COSPAR) toimub Lõuna-Koreas Busanis 13. juulist 21. juulini 2024.

Kaebused
Selles artiklis esitatud teave, arvamused ja soovitused on üksikute kaastöötajate omad ega pruugi kajastada Rahvusvahelise Teadusnõukogu väärtusi ja tõekspidamisi.

Image by SpaceX on Unsplash.