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火箭发射对大气的影响真的可以忽略不计吗?
(图)混合动力火箭发动机 , 如维珍银河公司火箭飞机上使用的发动机 , 会排放大量烟尘(图片来源:维珍银河)
科学家们担心 , 越来越多的火箭发射和太空旅行的兴起会危害地球的大气层并导致气候变化 。
当亿万富翁理查德·布兰森(Richard Branson)和杰夫·贝索斯(Jeff Bezos)各自搭乘自家亚轨道火箭飞向太空时 , 震惊世界 。
但有些科学家认为 , 这些里程碑事件在代表技术成就之外还带来了新的问题 。 睽违多年几经挫折终于成功发射 , 这标志着一个期待已久的时代的即将开启 。 这将是一个火箭发射频率远高于今天的时代 , 穿梭于大气层的平流层 。 以布兰森的维珍银河公司运营的“太空船二号”为例 , 这些飞行器使用的混合式引擎燃烧橡胶释放出烟尘 。
“混合动力引擎可以使用多种类型的燃料 , 但都会产生大量的烟尘 , ”意大利米兰理工大学航空航天工程研究火箭推进技术的副教授菲利波·马吉这样说道 。 几年前 , 他所在的团队发表了一篇关于混合动力火箭发动机排放的广泛分析文章 。 他还说道:”这些引擎工作起来就像蜡烛 , 它们燃烧的过程给烟尘的产生创造了有利条件 。 “
据太空咨询公司北方天空研究(Northern Sky Research)首席分析师达拉斯·卡萨博斯基称 , 单次维珍银河亚轨道航天旅行持续约一个半小时 , 产生的污染相当于一次穿越大西洋的十小时飞行 。 有些科学家认为这令人不安 , 因为维珍银河的野心在于每天多次承载付费游客飞往太空边缘 。
“即使亚轨道旅游市场的发射次数只是其他‘旅游业’发射次数的一小部分 , 但它的每一次发射都比其他贡献的排放量要大得多 , 这会是个问题 , ”卡萨博斯基对太空网(Space.com)表示 。
当然 , 维珍银河的火箭不是唯一的罪魁祸首 。 所有燃烧碳氢燃料的火箭引擎都会产生烟尘 , 马吉这样说道 。 固体火箭引擎 , 如过去用于NASA航天飞机助推器的发动机 , 燃烧金属化合物 , 并与盐酸反应排放氧化铝颗粒 , 这两种情况都对大气造成破坏 。
另一方面 , 蓝色起源公司的新谢泼德亚轨道飞行器采用BE-3引擎 , 结合了液氢和液氧来产生助推力 。 据专家称 , 相较于其他火箭发动机 , BE-3的污染并不是很大 , 主要排放出水和一些次要的燃烧产物 。
这张壮观的印度洋日落照片是由国际空间站(ISS)上的宇航员拍摄的 。 这张图像展示了从轨道上看到的地球大气层的边缘 , 或称为临边观测 。
(图)火箭污染了原本纯净的大气层平流层(图片来源:NASA)
知道的太少
对于美国国家海洋和大气管理局(NOAA)化学科学实验室的高级科学家凯伦·罗森洛夫来说 , 最大的问题是火箭污染了大气层更高的范围——即 , 从大约6.2英里(10千米)平流层的高度开始 , 一直向上到31英里(50千米)的中间层 。
“你正在向你平时不会排放污染的地方排放 , ”罗森洛夫向太空网表示 , “我们真的需要了解 , 如果我们增加这样的排放物 , 潜在的危害是什么?”
根据经常与罗森洛夫合作的航天航空公司大气科学家马丁·罗斯的说法 , 截至目前 , 火箭发射对大气的影响可以忽略不计 , 但这只是因为火箭发射的数量还没有那么多 。
罗斯向太空网透露:“目前航天业消耗的燃料量还不到航空业的1% , 所以还没有太多的研究 , 情有可原 。 但情况正在发生改变 , 这就需要我们更多的深入研究 。 ”
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