Коммерческие космические полеты таких компаний, как SpaceX и Virgin Galactic, популяризировали использование многоразовых космических технологий для обеспечения космических перевозок по низкой цене. Однако мало что известно о том, что выбросы ракетных двигателей вызывают значительный нагрев и химические изменения в атмосфере.
Сделать это, исследователи из Университета Никосии , Кипр, смоделировали гидродинамику выхлопных газов ракеты, ученые смогли проанализировать атмосферные выбросы ракет.
Компьютерное моделирование выбросов
Эти ученые обратились к Влияние выхлопных газов ракет на загрязнение воздуха с помощью компьютерного моделирования гидродинамики с высоким разрешением. Они смоделировали выхлопные газы и струю, выбрасываемую из развивающейся ракеты на разных высотах вдоль типичной текущей траектории ракеты, в качестве прототипа двухступенчатой ракеты для доставки людей и грузов на околоземную орбиту. Земля и не только.
ракетные выбросы
Смоделированная ракета использует RP-1 в качестве топлива и жидкий кислород в качестве окислителя для создания тяги ~ 6806 кН за счет девяти выхлопных газов, что максимально точно соответствует имеющимся данным. Тайком спецификации запуска миссии. 8 ракеты Falcon 9 производства SpaceX .
Потенциальное воздействие запуска ракеты на загрязнение воздуха оценивалось путем наблюдения тепломассопереноса и быстрого перемешивания побочных продуктов сгорания на высотах до 67 километров в атмосфере.
Воздействие ракетных газов в атмосферу
Исследователи обнаружили, что производство термических оксидов азота (NOx) , компоненты отработавших газов, могут оставаться на высоких уровнях вплоть до высот с атмосферным давлением окружающей среды выше или даже немного ниже давления на выходе отработавших газов, то есть, скажем, ниже высоты около 10 км.
В атмосфере оксиды азота может способствовать образованию фотохимического озона ( смог или смог) и иметь последствия для здоровья. Это также способствует глобальному потеплению и может вызывать кислотные дожди.
Сокол 9
Масса углекислого газа, выбрасываемого при подъеме ракеты на 1 километр высоты в мезосфере (область атмосферы между термосферой и стратосферой, расположенная на высоте от 50 до 80 километров) эквивалентна содержанию в 26 километрах кубических метров атмосферного воздуха на той же высоте.
Между обеими переменными показано, что нельзя недооценивать ракетное загрязнение, поскольку будущие частые запуски ракет могут оказать значительное кумулятивное воздействие на климат. В то время как воздушные потоки будут постепенно переносить и смешивать выхлопной CO2 в атмосфере, в конечном итоге возвращая CO2 к его естественному уровню, временные рамки, в течение которых это произойдет, неясны.
В худшем случае за время, необходимое ракете для достижения высоты 10 километров, может быть произведено достаточное количество NOx, чтобы загрязнить более 2 кубических километров атмосферного воздуха с концентрацией NOx, которая, по данным Всемирной Медицина Организация, это было бы на опасный уровень для здоровья человека .
«Мы надеемся, что компании, осуществляющие коммерческие полеты, такие как SpaceX, Virgin Galactic и New Shepard, а также связанные с ними производители двигателей учтут эти эффекты в будущих проектах». сказал Димитрис Дрикакис, соавтор исследования с Иоаннисом Коккинакисом.
