Ученые из Новой Зеландии пришли к выводу, что угроза для озонового слоя возникнет, если земляне осуществят хотя бы две тысячи ракетных запусков в год. По их мнению, это приведет к существенной деградации озонового слоя. Примечательно, что Илон Маск планирует проводить более двух тысяч запусков ежегодно. Однако некоторые аспекты исследований ставят под сомнение их достоверность.
Специалисты провели анализ двух возможных траекторий развития мировой космической индустрии: сдержанный, предполагающий 884 запуска ежегодно, и более оптимистичный, получивший название амбициозный — 2040 запусков в год. Первый вариант привел к незначительному негативному воздействию, в то время как второй существенно трансформировал смоделированную обстановку с ультрафиолетовым излучением. Результаты своей работы они опубликовали в журнале npj Climate and Atmospheric Science.
Озоновый слой выполняет функцию защиты земной поверхности от коротковолнового ультрафиолетового излучения, которое представляет угрозу для многих живых существ, в том числе и для людей. Молекулы озона разрушаются под воздействием хлора, сажи и оксидов азота. Хлор в больших объемах образуется при сжигании твердого ракетного топлива, а сажа и оксиды азота – при горении керосинового топлива. В рамках новой работы авторы проанализировали существующие типы ракетного топлива и спрогнозировали увеличение их использования в связи с ростом числа запусков. В настоящее время их количество составляет около четверти тысячи в год, а в исследовании заложены показатели, превышающие эти цифры в несколько раз.
В результате проведенных расчетов было установлено, что при 2040 запусках в год общий объем озонового слоя в атмосфере может уменьшиться на 0,29 процента за год. В весенний период над Антарктидой это снижение составит 3,9 процента. По более сдержанному сценарию, годовое снижение объема озона составит лишь 0,17 процента. Специалисты подчеркивают, что озоновый слой постепенно восстанавливается после периода широкого использования хлорфторуглеродных хладагентов. По оценкам экспертов, его концентрация на два процента ниже нормы. Однако, в связи с быстрым развитием ракетной отрасли, этот процесс может замедлиться или даже приостановиться. При этом, сгорание вышедших из эксплуатации спутников Starlink в атмосфере, даже в количестве тысяч единиц в год, согласно результатам исследования, не должно оказывать негативного воздействия на концентрацию озона в стратосфере.
В представленной работе имеются недочеты в расчетах. В частности, значительную долю запусков в мировом масштабе обеспечивает SpaceX, которая намерена осуществлять не 884, и не 2040, а как минимум пять тысяч запусков Starship ежегодно уже в 2030-х годах. Кроме того, авторы проецируют текущую структуру распределения ракетного топлива на будущие пуски.
Это утверждение кажется необоснованным, так как все современные ракеты, находящиеся в стадии разработки, используют исключительно метановое топливо. При его сгорании не выделяется хлор, поскольку, в отличие от твердого ракетного топлива, он не содержится ни в топливе, ни в окислителе. Количество черной сажи в продуктах сгорания метана незначительно, что отличает его от современного керосинового ракетного топлива. Кроме того, объем окислов азота при сгорании метана также существенно ниже, чем при использовании керосина, твердого топлива или топлив на основе гидразина.
В настоящее время влияние значительного увеличения количества ракетных пусков на озоновый слой остается не до конца понятным. С одной стороны, если Starship будет запускаться пять тысяч раз в год, потребуется около 30 миллионов тонн топлива, в то время как нынешние четверть тысячи пусков ежегодно расходуют примерно сотню тысяч тонн. С другой стороны, планируемые к осуществлению пуски не будут создавать хлор, представляющий наибольшую опасность для озонового слоя. Поэтому то, как изменится уровень озона, пока остается неизвестным и требует проведения научных исследований, которые смогут более точно учитывать изменения в объеме пусков и составе используемого топлива.