Як космічні ракети руйнують озоновий шар Землі

Як космічна галузь руйнує захисний щит Землі?

Протягом останніх років нічне небо почало змінюватися через розширення супутникових угруповань на низькій навколоземній орбіті. Цей процес є наслідком бурхливого розвитку космічної промисловості, яка створює величезні можливості, але водночас і серйозні екологічні проблеми. Забруднюючі речовини, що викидаються під час запуску ракет і згоряння їхніх уламків при поверненні в атмосферу, накопичуються в її середніх шарах, де можуть пошкодити озоновий шар – природний щит Землі від шкідливого ультрафіолетового випромінювання, пише 24 Канал з посиланням на Climate and Atmospheric Science.

Хоча дослідження впливу ракетних викидів на озон почалися понад 30 років тому, тривалий час їхній вплив вважався мінімальним. Проте ситуація змінюється, оскільки частота запусків невпинно зростає. Для порівняння, у 2019 році у світі було зафіксовано лише 97 орбітальних запусків, а до 2024 року ця цифра зросла до 258. Прогнози вказують на подальше стрімке збільшення кількості стартів, а новини тим часом рясніють заголовками про чергову ракету SpaceX, яка "пробила діру" в озоновому шарі.

На відміну від забруднювачів на рівні землі, викиди від ракет і супутників, що входять в атмосферу, можуть лишатися в середніх і верхніх її шарах у 100 разів довше, оскільки на цих висотах відсутні процеси очищення, як-от опади. І хоча більшість запусків відбувається в Північній півкулі, атмосферна циркуляція з часом поширює забруднювачі по всій планеті.

Щоб оцінити довгострокові наслідки, вчені змоделювали вплив майбутніх викидів на озоновий шар до 2030 року. За сценарієм інтенсивного зростання, який передбачає 2040 запусків на рік (приблизно у вісім разів більше, ніж у 2024 році), модель прогнозує зменшення середньої товщини озонового шару майже на 0,3%. Над Антарктикою, де щовесни з'являється озонова діра, сезонні втрати можуть сягати 4%.

Ці цифри можуть здатися невеликими, але вони є критичними в контексті загальної ситуації. Озоновий шар досі відновлюється після пошкоджень, завданих хлорфторвуглецями (ХФВ), використання яких було заборонено Монреальським протоколом 1989 року. Навіть сьогодні товщина озонового шару залишається приблизно на 2% нижчою за доіндустріальний рівень, а повне відновлення очікується не раніше 2066 року. Дослідження показує, що неконтрольовані ракетні викиди, які наразі не регулюються, можуть відтермінувати цей процес на кілька років або навіть десятиліть.

Чому озон руйнується?

Основними руйнівниками озону від ракетних викидів є газоподібний хлор і частинки сажі. Хлор діє як каталізатор, що знищує молекули озону, тоді як сажа нагріває середні шари атмосфери, прискорюючи хімічні реакції, що руйнують озон. Хоча більшість видів ракетного палива виробляють сажу, викиди хлору походять переважно з твердопаливних ракетних двигунів.

На сьогодні єдиними рушійними системами з незначним впливом на озоновий шар є ті, що використовують кріогенне паливо, як-от рідкий кисень та водень. Однак через технологічну складність роботи з таким паливом, його використовують лише у 6% ракетних запусків.

Окрім викидів під час старту, існує ще одна проблема – повернення супутників в атмосферу. Більшість апаратів на низькій орбіті згоряють наприкінці терміну служби, виділяючи додаткові забруднювачі, зокрема частинки металів та оксиди азоту. Хоча відомо, що оксиди азоту руйнують озон, вплив металевих частинок досі погано вивчений. Вони можуть сприяти утворенню полярних стратосферних хмар або самі слугувати поверхнями для реакцій, що посилюють втрату озону. Зі збільшенням кількості супутників викиди від їхнього згоряння ставатимуть частішими, а отже, загальний вплив на озоновий шар, ймовірно, буде ще вищим, ніж показують поточні оцінки.

Що з цим робити?

Науковці вважають, що створення космічної індустрії, яка не шкодить озоновому шару, цілком можливе. Ключовими кроками мають стати моніторинг викидів, мінімізація використання палива, що виробляє хлор і сажу, просування альтернативних рушійних систем та впровадження відповідних регуляцій.

Це вимагатиме скоординованих зусиль учених, політиків та представників галузі. Як показує досвід Монреальського протоколу, глобальна співпраця здатна вирішувати навіть планетарні екологічні загрози.