Komercyjne loty kosmiczne firm takich jak SpaceX i Virgin Galactic spopularyzowały wykorzystanie technologii kosmicznych wielokrotnego użytku w celu osiągnięcia transportu kosmicznego po niskich kosztach. Niewiele jednak wiadomo o tym, że emisje z napędu rakietowego powodują znaczne nagrzewanie i zmiany chemiczne w atmosferze.
Aby to zrobić, badacze z Uniwersytetu w Nikozji , Cypr, przeprowadzili symulację dynamiki płynów spalin z rakiet, naukowcy byli w stanie przeanalizować emisje atmosferyczne rakiet.
Symulacja komputerowa emisji
Ci naukowcy zajęli się wpływ spalin z rakiety na zanieczyszczenie powietrza dzięki symulacjom obliczeniowym dynamiki płynów o wysokiej rozdzielczości. Wymodelowali gazy wydechowe i strumień wyrzucany z rozwijającej się rakiety na różnych wysokościach wzdłuż typowej trajektorii obecnej rakiety, jako prototypowy przykład dwustopniowej rakiety do przenoszenia ludzi i ładunku na orbitę okołoziemską. Ziemia i nie tylko.
emisje rakietowe
Modelowana rakieta wykorzystuje RP-1 jako paliwo, a ciekły tlen jako utleniacz, aby wytworzyć ciąg ∼6806 kN przez łącznie dziewięć wydechów, dopasowując się, jak najdokładniej, na podstawie dostępnych danych, Thaicom specyfikacje misji startowych. 8 rakiety Falcon 9 wyprodukowanej przez SpaceX .
Potencjalny wpływ startu rakiety na zanieczyszczenie powietrza oceniono, obserwując wymianę ciepła i masy oraz szybkie mieszanie ubocznych produktów spalania na wysokości do 67 kilometrów w atmosferze.
Wpływ gazów rakietowych na atmosferę
Naukowcy odkryli, że produkcja termicznych tlenków azotu (NOx) , składniki spalin, mogą pozostawać na wysokich poziomach do wysokości, w których ciśnienie atmosferyczne otoczenia jest wyższe lub nawet nieco niższe od ciśnienia wylotowego spalin, tj. powiedzmy poniżej wysokości około 10 km.
W atmosferze tlenki azotu może przyczynić się do powstania fotochemicznego ozonu ( smog czy smog) i mają konsekwencje zdrowotne. Przyczynia się również do globalnego ocieplenia i może powodować kwaśne deszcze.
Falcon 9
Masa dwutlenku węgla emitowanego podczas wznoszenia się rakiety na wysokość 1 kilometra w mezosferze (obszar atmosfery między termosferą a stratosferą, położony na wysokości od 50 do 80 kilometrów) odpowiada zawartości w 26 kilometrach metrów sześciennych powietrza atmosferycznego na tej samej wysokości.
Pomiędzy obiema zmiennymi wykazano, że nie należy lekceważyć zanieczyszczenia rakietowego, ponieważ przyszłe częste wystrzeliwanie rakiet może mieć znaczący skumulowany wpływ na klimat. Chociaż prądy powietrzne będą stopniowo transportować i mieszać CO2 ze spalin w całej atmosferze, ostatecznie doprowadzając CO2 z powrotem do jego naturalnych poziomów, skala czasowa, w której to się dzieje, jest niejasna.
W najgorszym przypadku w czasie potrzebnym na wzniesienie się rakiety na wysokość 10 kilometrów można by wytworzyć wystarczającą ilość NOx, aby zanieczyścić więcej niż 2 kilometry sześcienne powietrza atmosferycznego o stężeniu NOx, które według Światowego Zdrowie Organizacja , byłoby to poziom niebezpieczny dla zdrowia ludzkiego .
„Mamy nadzieję, że komercyjne firmy lotnicze, takie jak SpaceX, Virgin Galactic i New Shepard, oraz powiązani z nimi producenci silników, uwzględnią te efekty w przyszłych projektach”. powiedział Dimitris Drikakis, współautor badań z Ioannisem Kokkinakisem.
