Замърсяването с отработените газове на ракетния двигател се простира високо в земната атмосфера


Замърсяването с отработените газове на ракетния двигател се простира високо в земната атмосфера

Шлейф от изгорели газове на ракета на 30 km, получен чрез симулации на изчислителна динамика на течности с висока разделителна способност. Температурата варира от 680 К (тъмно жълто) до 2400 К (ярко жълто). Кредит: Йоанис Кокинанкис, Димитрис Дрикакис, Университет на Никозия, Кипър

Космическата технология за многократна употреба доведе до нарастване на космическия транспорт на по-ниска цена, както се популяризира от търговските космически полети на компании като SpaceX и Virgin Galactic. Това, което е слабо разбрано обаче, е емисиите от задвижване на ракетите, които създават значителни промени в затоплянето и състава на атмосферата.

В Физика на флуидитеизследователи от университета в Никозия в Кипър оцениха потенциалното въздействие на изстрелване на ракета върху атмосферно замърсяване чрез изследване на топлината и масов трансфер и бързо смесване на страничните продукти от горенето за височини до 67 километра в атмосферата.

„Подобреното разбиране на ракетните емисии изисква моделиране и симулация на динамиката на флуидите на ракетата отработени газове в атмосферата”, каза съавторът Димитрис Дрикакис.

Екипът моделира изгорелите газове и развиващия се шлейф на няколко височини по типична траектория на стандартна днешна ракета. Те направиха това като прототипен пример за двустепенна ракета за транспортиране на хора и полезни товари в орбитата на Земята и извън нея.

„Ние показваме, че замърсяването от ракети не трябва да се подценява, тъй като честите бъдещи изстрелвания на ракети могат да имат значителен кумулативен ефект върху климата на Земята“, каза съавторът Йоанис Кокинакис.

Изследователите откриват производството на термични азотни оксиди (NOх), компоненти на изгорелите газове, могат да останат на високи до височини с околно атмосферно налягане над или дори малко под изходното налягане на дюзите, т.е. под височина от приблизително 10 km.

В същото време, излъчената маса въглероден диоксид, когато ракетата се изкачва на 1 километър височина в мезосферата, е еквивалентна на тази, съдържаща се в 26 кубически километра атмосферен въздух на същата височина.

Те открили, че въздействието върху атмосферата на местно ниво и моментно в мезосферата може да бъде значително. Докато въздушните течения постепенно ще транспортират и смесват отработения CO2 в цялата атмосфера, в крайна сметка довеждайки CO2 обратно към естествените си нива, времева скала над кое се случва това не е ясно.

Учените смятат, че все още може да съществува определен брой изстрелвания на ракети, над които мезосферният въглероден диоксид може да се натрупва с течение на времето, като по този начин увеличава естествените нива и засяга нашия климат.

Техните резултати предполагат, че в в най-лошия случайдостатъчно НЕх може да бъде произведен за времето, необходимо на ракетата да достигне височина от 10 километра, за да замърси над 2 кубически километра атмосферен въздух с NOх концентрация, която според Световната здравна организация би била на ниво, опасно за човешко здраве.

„Надяваме се, че компаниите за търговски полети, като SpaceX, Virgin Galactic и New Shepard, и свързаните с тях производители на двигатели, ще разгледат тези ефекти в бъдещите проекти“, каза Дрикакис.


Изстрелване на аксиома: Защо търговските космически пътувания могат да бъдат още един гигантски скок за замърсяването на въздуха


Повече информация:
Замърсяване на атмосферата от ракети, Физика на флуидите (2022 г.). DOI: 10.1063/5.0090017

Цитат: Замърсяването с отработени газове на ракетни двигатели се простира високо в земната атмосфера (2022 г., 17 май), извлечено на 21 май 2022 г. от https://phys.org/news/2022-05-rocket-exhaust-pollution-high-earth.html

Този документ е обект на авторско право. Освен всяка честна сделка с цел частно проучване или изследване, никоя част не може да бъде възпроизвеждана без писменото разрешение. Съдържанието е предоставено само за информационни цели.