Космічні апарати, що горять у верхніх шарах атмосфери: які наслідки для клімату?

це стаття був спочатку опублікований на Бесіда на лютому 23, 2024.

SpaceX Ілона Маска оголосила, що позбудеться 100 супутників Starlink протягом наступних шести місяців, після виявив недолік конструкції що може призвести до їх невдачі. Замість того, щоб створювати загрозу для інших космічних кораблів, SpaceX «зведе» ці супутники з орбіти, щоб згоріти в атмосфері.

Але дослідники атмосфери все більше стурбовані цим очевидна мушка космічним сектором призведе до подальших змін клімату на Землі. Одна команда нещодавно і неочікувано знайшлася потенційно озоноруйнівні метали від космічних апаратів у стратосфері, шарі атмосфери, де утворюється озоновий шар.

Відносна «низька навколоземна орбіта», де Супутники моніторинг Землі екосистеми стає все більш перевантаженим – лише Starlink має понад 5,000 космічних апаратів на орбіті. Тому розчищення сміття є пріоритетом для космічного сектору. Нещодавно запущені космічні кораблі також повинні бути зняті з орбіти протягом 25 років (нещодавно США запровадили суворішу п'ятирічного правління) шляхом руху вгору до так званої «цвинтарної орбіти» або вниз в атмосферу Землі.

Супутники на нижній орбіті зазвичай сконструйовані таким чином, щоб використовувати будь-яке паливо, що залишилося, і силу тяжіння Землі для повторного входу в атмосферу. У контрольованому вході космічний корабель входить в атмосферу в заздалегідь встановлений час, щоб приземлитися в найвіддаленішій частині Тихого океану в Точка Немо (він же кладовище космічних кораблів). При неконтрольованому повторному вході космічний корабель залишають «природну смерть» і згорають в атмосфері.

NASA та Європейське космічне агентство просувають цю форму утилізації як частину філософії дизайну під назвою «дизайн для смерті». Побудувати, запустити й експлуатувати супутник, достатньо міцний, щоб функціонувати в умовах ворожого космосу, але також здатний легко розпадатися й згоряти під час повторного входу, щоб уникнути потрапляння небезпечного сміття на поверхню Землі, є екологічним викликом. Робота ще триває.

Супутникові оператори повинні довести, що їхня конструкція та плани повторного входу мають низький рівень «людського впливу», перш ніж вони отримають ліцензію. Але існує обмежене занепокоєння щодо впливу на верхні шари атмосфери Землі під час етапу повернення. Це не недогляд.

Спочатку ні космічний сектор, ні співтовариство астрофізиків не вважали спалювання супутників під час повторного входу серйозною екологічною загрозою — принаймні для атмосфери. Зрештою, кількість випущених частинок космічного корабля невелика порівняно з 440 тоннами метеороїди які щодня потрапляють в атмосферу разом із вулканічним попелом і антропогенним забрудненням від промислових процесів на Землі.

Погані новини для озонового шару?

Отже, атмосферні кліматологи надмірно реагують на присутність частинок космічних кораблів в атмосфері? Їхнє занепокоєння ґрунтується на 40-річних дослідженнях причини виникнення озонових дір над південним і північним полюсами, які вперше були широко помічені в 1980-х роках.

Сьогодні вони знають, що втрата озону спричинена діями людини промислові гази, які поєднуються з природними та дуже високогірними полярні стратосферні хмари або перламутрові хмари. Поверхні цих ефірних хмар діють як каталізатори, перетворюючи доброякісні хімічні речовини в більш активні форми, які можуть швидко руйнують озон.

Ден Чіцо — дослідник атмосфери з Університету Пердью в США та співавтор нещодавнього дослідження, яке виявило речовини, що руйнують озоновий шар, у стратосфері. Він пояснює мені, що питання полягає в тому, чи допоможуть нові частинки з космічних кораблів утворенню цих хмар і призведуть до втрати озону в той час, коли атмосфера Землі просто починає одужувати.

Більше занепокоєння таких атмосферологів, як Чіцо, викликає те, що лише кілька нових частинок можуть створити більше таких типів полярних хмар – не лише у верхніх шарах атмосфери, але й у нижніх шарах атмосфери, де утворюються перисті хмари. Перисті хмари — це тонкі тонкі крижані хмари, які можна побачити високо в небі, вище шести кілометрів. Вони, як правило, пропускають сонячне тепло, але потім затримують його на виході, тому теоретично більше перистих хмар може додати додаткове глобальне потепління на додаток до того, що ми вже бачимо через парникові гази. Але це невизначено і ще вивчається.

Чицо також пояснює, що з неофіційних свідчень ми знаємо, що висотні хмари над полюсами змінюються, але ми ще не знаємо, що спричиняє цю зміну. Чи це природні частинки, такі як метеороїди чи вулканічні уламки, чи неприродні частинки з космічних кораблів? Це те, що ми повинні знати.

Нова космічна одіссея: баланс приватних інтересів із глобальною наукою

Демократизація та приватизація космосу відкривають перед науковцями нові можливості та виклики. Із загостренням конкуренції та зростанням економічних інтересів виникає питання: як ми можемо забезпечити, щоб космос залишався стійким середовищем, яке приносить користь всьому людству?

Штучні сузір'я, що впливають на астрономічну науку

ISC спілкується з П'єро Бенвенуті, колишнім генеральним секретарем Міжнародного астрономічного союзу, про темне і тихе небо та три штучні перешкоди, які впливають на астрономію.

Стурбований, але не певний

Отже, як ми відповімо на це запитання? У нас є деякі дослідження атмосферних вчених, конструкторів космічних кораблів і астрофізиків, але вони недостатньо точні чи цілеспрямовані, щоб приймати обґрунтовані рішення щодо того, в якому напрямку рухатися. Деякі астрофізики стверджують, що частинки глинозему (оксиду алюмінію) з космічних кораблів викликають хімічні реакції в атмосфері, які ймовірно, спровокує руйнування озону.

Атмосферні вчені, які детально вивчають цю тему, не зробили цього стрибка, оскільки недостатньо наукових доказів. Ми знаємо, що частинки з космічних кораблів знаходяться в стратосфері. Але що це означає для озонового шару чи клімату, досі невідомо.

Є спокуса перебільшити результати досліджень, щоб отримати більше підтримки. Але це шлях до дослідницького пекла – і ті, хто заперечує, пізніше використовуватимуть погані висновки, щоб дискредитувати дослідження. Ми також не хочемо використовувати популістські думки. Але ми також дізналися, що якщо ми чекатимемо, поки незаперечні докази стануть доступними, це може бути занадто пізно, як у випадку з втратою озону. Це постійна дилема.

Вас також можуть зацікавити

45-та наукова асамблея Комітету з космічних досліджень (COSPAR)

45-та наукова асамблея Комітету з космічних досліджень (КОСПАР) відбудеться в Пусані, Південна Корея, з 13 по 21 липня 2024 року.

відмова
Інформація, думки та рекомендації, представлені в цій статті, належать окремим авторам і не обов’язково відображають цінності та переконання Міжнародної наукової ради.

Зображення на SpaceX on Unsplash.