億萬富豪紛紛發射火箭,這是將人類送往最后疆域的勇敢嘗試,還是膨脹自我之間的虛榮之戰?
無論答案是什么,兩項獨立的研究已經量化了這些太空項目對大氣的危害。
來自倫敦大學學院、劍橋大學和麻省理工學院的研究人員,以及美國國家海洋和大氣管理局 (NOAA) 的一個獨立團隊的研究人員已經表明,馬斯克 (Elon Musk) 、布蘭森 (Richard Branson) 和貝索斯 (Jeff Bezos) 各自運營的太空項目正在以兩種截然不同的方式破壞大氣層:加劇全球變暖,以及消耗保護地球的臭氧層。
但并不是所有火箭對大氣層的破壞都是一樣的——有些火箭的危害比其他火箭更大。
倫敦-劍橋-麻省理工學院的研究小組研究了2019年發生的所有火箭發射和返回情況,發現火箭釋放的黑碳煙塵的全球變暖效應是地球表面和飛機釋放的相同物質的500倍。美國國家海洋和大氣管理局的研究小組還發現,黑
碳排放產生的熱量導致平流層高處氣流發生變化,從而導致臭氧流失。
研究人員還研究了火箭重新進入大氣層時產生的氮氧化物以及火箭燃料本身產生的氮氧化物是如何進一步消耗臭氧的。他們說,這一過程直接破壞了國際協議在保護臭氧層方面所取得的進展,而臭氧層可以保護生物免受太陽有害的中波紫外線的傷害。
該報告的作者、倫敦大學學院自然地理學副教授Eloise Marais說:“最讓我們驚訝的是,與包括飛機在內的地表來源的煙塵顆粒相比,火箭產生的煙塵顆粒對氣候的影響要大400-500倍。這意味著,火箭發射的大幅增長將對氣候產生重大影響。”
研究人員還發現,與其說更大的額外變暖影響是由火箭排放的物體成分造成的,不如說是由排放發生的地點造成的。
Marais告訴筆者:“火箭對氣候的影響比地球表面的排放源大得多,這是因為火箭發射所產生的煙塵顆粒的釋放高度較高。”這些煙塵顆粒在海拔大約10到50英里的地方被釋放出來,雖然它們會逐漸沉降到地球,但這需要很長時間。
“這是一個非常緩慢的過程,所以這些顆粒物對環境的影響會持續兩年或更長時間。相比之下,地球表面或接近地表的污染物只會持續一到兩周,因為降雨可以非常有效地從大氣中清除這些顆粒。”Marais說道。
但研究人員還指出,雖然埃隆·馬斯克旗下的SpaceX和理查德·布蘭森的維珍銀河 (Virgin Galactic) 發射火箭使用的燃料中含有碳元素,在發射時會產生黑碳,但杰夫·貝索斯的藍色起源 (Blue Origin) 公司的火箭沒有產生黑碳,因為后者是由液態氫驅動的,這意味著它們對全球變暖的影響要小得多。
另一方面,Marais也告訴筆者,“藍色起源公司的火箭會產生水蒸氣和氮氧化物。氮氧化物會消耗平流層的臭氧,而水蒸氣是一種溫室氣體,會在中間層(平流層上方的一層大氣)產生云,而中間層的云是很罕見的。整個太空產業的供應鏈也會產生其他污染物,比如在制造火箭和生產火箭燃料的時候。”
由研究科學家Christopher Maloney領導的NOAA報告進一步強調了火箭黑碳在提高平流層溫度和改變全球大氣環流中所扮演的角色,“這兩者都會導致臭氧總量的減少,主要是在北部高緯度地區。”因此,SpaceX和維珍銀河的火箭發射產生的黑碳具有“雙重打擊”效應。
盡管如此,研究人員認為,火箭造成的大部分臭氧損耗是源于火箭組件在重新進入大氣層時產生的排放。Marais解釋說:“在這些火箭當中,造成臭氧損耗最多是SpaceX,因為它使用的是大型二級火箭,第一級被重復使用,第二級被丟棄。”
事實上,這種現象是任何進入地球大氣層的碎片都會有的:進入大氣中間層的隕石會提供一種持續的、“天然”的氮氧化物來源。“但如果我們繼續用燃燒太空垃圾的方式來處理太空垃圾,人類造成的排放將很快超過這種自然來源。”Marais補充說。
盡管在討論發現時,Marais和她的同事們小心翼翼地避免做出價值判斷,但Marais說,人類迫切需要制定法規來限制這一快速發展的行業對環境的危害。
“這真的是一個跨學科的
專家群體的問題,他們可以根據我們的研究結果提供可行的建議。”Marais說。“與為有意義的研究而設計的發射,以及為社會提供電信和氣象等服務的衛星相比,太空旅游顯然不是必須開展的活動。”
在搭載富人和年邁演員的維珍銀河或藍色起源和運載星鏈衛星 (Starlink) 的SpaceX之間做一下區分或許是有用的。但對地球大氣層來說,這是一個沒有區別的區別。■
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