<p>英國最近在英格蘭西部的康沃爾航天港向太空發(fā)射衛(wèi)星的任務(wù)未能將衛(wèi)星送入軌道。但這枚名為LauncherOne的火箭成功地向大氣中上層釋放了有害污染物，其中許多污染物將在那里停留數(shù)年。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這次任務(wù)開啟了英國火箭發(fā)射的新時(shí)代，也是太空領(lǐng)域全球增長的一部分。發(fā)射次數(shù)從2019年的102次急劇增加到2022年的178次。預(yù)計(jì)這種增長將繼續(xù)下去。例如，美國證券交易所納斯達(dá)克預(yù)測，到2030年，該行業(yè)的價(jià)值將達(dá)到1.4萬億美元(1.1萬億英鎊)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>但隨著該行業(yè)的發(fā)展，火箭發(fā)射對環(huán)境的影響將不可避免地增加。</p> <p>&nbsp;</p> <p>太空部門對環(huán)境影響的評估往往集中在二氧化碳(CO?)排放上。埃克塞特大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一份關(guān)于康沃爾太空港碳影響的報(bào)告就是這樣一個(gè)例子。研究得出的結(jié)論是，在火箭從制造到發(fā)射的整個(gè)&ldquo;生命周期&rdquo;中產(chǎn)生的CO?排放總量明顯小于康沃爾郡所有其他來源的排放總量。</p> <p>&nbsp;</p> <p>但碳排放并不是火箭發(fā)射最令人擔(dān)憂的方面。</p> <p>&nbsp;</p> <p>推動像LauncherOne這樣的火箭進(jìn)入太空所需的能量是由火箭級煤油燃料和液氧之間的反應(yīng)產(chǎn)生的。在這個(gè)過程中，會產(chǎn)生空氣污染物，隨著火箭的上升，這些污染物會被直接釋放到大氣的多個(gè)層面。產(chǎn)生的主要污染物包括黑碳或煤煙顆粒和氣態(tài)活性氮或氮氧化物(NOx)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>煤煙顆粒能有效地吸收太陽光，從而使大氣變暖。釋放在臭氧層中的氮氧化物將臭氧轉(zhuǎn)化為氧氣。這會使臭氧層變薄，降低它保護(hù)我們免受太陽有害射線傷害的能力。</p> <p>&nbsp;</p> <p>環(huán)境影響評估還將火箭發(fā)射產(chǎn)生的空氣污染物排放量與地球上的空氣污染源(如工業(yè)活動和汽車)進(jìn)行比較。火箭排放的煙塵顆粒比這些來源要少得多，因此這種方法得出的結(jié)論是，火箭排放不是一個(gè)環(huán)境問題，因此不值得監(jiān)管。</p> <p>&nbsp;</p> <p>例如，LauncherOne產(chǎn)生了大約800公斤的煤煙顆粒(用發(fā)射藥的量乘以產(chǎn)生的煤煙量再乘以燃燒的1公斤發(fā)射藥)。這相當(dāng)于英國每年汽車排放煙塵總量的0.1%。但是，將火箭的煙塵排放與其他來源進(jìn)行比較，掩蓋了真正的環(huán)境影響。</p> <p>&nbsp;</p> <p>我和同事們進(jìn)行了一項(xiàng)研究，研究結(jié)果于去年發(fā)表，目的是確定火箭發(fā)射對氣候和臭氧層的真實(shí)影響。我們計(jì)算并繪制了2019年發(fā)射的102枚火箭的空氣污染物排放量。然后，我們將這些數(shù)值輸入到一個(gè)模型中，該模型可以解釋地球大氣中發(fā)生的復(fù)雜物理和化學(xué)過程。</p> <p>&nbsp;</p> <p>該模型估計(jì)了由于火箭發(fā)射產(chǎn)生的額外煙塵顆粒而進(jìn)入和離開大氣層的能量量的變化。我們利用這一信息確定，火箭排放的煙塵比距離地球較近的來源排放的煙塵的變暖效應(yīng)大400-500倍。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這是因?yàn)榛鸺诖髿庵嗅尫艧焿m，高達(dá)約80公里的高度。這些高度的煙灰顆粒在大氣中停留兩年多，而在地球附近產(chǎn)生的煙灰只停留幾周。顆粒物在大氣中懸浮的時(shí)間越長，對氣候的影響就越大。</p> <p>&nbsp;</p> <p>雨水會去除大氣中較低的煤煙顆粒。但大氣層的上層是干燥的，煙灰通過緩慢地沉降到地球上被清除。粒子離地球越遠(yuǎn)，地球引力的強(qiáng)度也越小。這意味著這些顆粒釋放得越高，它們在大氣中停留的時(shí)間就越長。</p> <p>&nbsp;</p> <p>相比之下，我們的模型發(fā)現(xiàn)，在火箭發(fā)射過程中釋放的氮氧化物對臭氧層的影響相對較小。我們估計(jì)，目前由《蒙特利爾議定書》所禁止的消耗臭氧物質(zhì)的工業(yè)來源所破壞的臭氧分子，比火箭廢氣污染所破壞的臭氧分子少200倍左右。但考慮到過去三年發(fā)射的火箭數(shù)量的異常增長以及全球航天部門的預(yù)期增長，這種情況可能會改變。</p> <p>&nbsp;</p> <p>航天工業(yè)提供通信、導(dǎo)航和天氣預(yù)報(bào)等重要服務(wù)，并幫助科學(xué)家了解我們的星球。就連我自己的研究也需要通過火箭發(fā)射到軌道上的儀器來觀測空氣污染。但它的好處需要與盡量減少其對環(huán)境危害的法規(guī)相平衡，特別是在火箭發(fā)射數(shù)量持續(xù)增長的情況下。</p> <p>&nbsp;</p> <p>本文首次發(fā)表于2023年1月20日的The Conversation。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>