Rakéták hatása a felsőlégkörre
(Rovat: Környezetünk védelme - 2022.06.22 07:15.)

A többször felhasználható rakéták olcsóbbá tették az űrszállítást, de még nem eléggé ismerjük, milyen hatással van a rakétákból kiáramló égéstermék a felsőlégkörre.

A rakétaindítások olcsóbbá válásával egyre gyakoribbá válnak az indítások, amiből elsősorban a SpaceX, a Virgin Galactic és New Shepard veszi ki (vagy tervezi kivenni) a részét. A Nicosiai Egyetem (Ciprus) kutatói azt vizsgálták, milyen hatást gyakorol a légkörre 67 km magasságig az égéstermékek által a légkörnek átadott hő, valamint a rakétából kiáramló anyag, az égés melléktermékei és azok gyors elkeveredése. Eredményeiket a Physics of Fluids folyóiratban közölték.

A szerzők rámutatnak, hogy a közvetlen szennyező hatásokat többen vizsgálták. Javasolják azonban, hogy részletesebb elemzéseket kellene elvégezni a különböző folyékony és szilárd hajtóanyagokra, illetve meg kell vizsgálni, milyen hatással vannak a középmagas és a felsőlégkörben kibocsátott gázok a sugárzási egyensúlyra. Ugyanakkor a szerzők arra is rámutatnak, hogy alig vagy egyáltalán nem ismerjük a hőhatás részleteit, mert ezt eddig elhanyagolhatónak tartották, a rakétaindítások egyre gyakoribbá válásával azonban ezt is vizsgálni kell, a hőmérséklet emelkedése ugyanis az ózon egy részének elvesztését okozhatja.

A ciprusi kutatók több különböző magasságban modellezték a napjainkban használt, átlagos rakétákból kiáramló gázokat és azok hatását a légkörre. Számításaik során olyan kétlépcsős rakétát használtak, amellyel embereket és hasznos terhet lehet Föld körüli pályára és azon túlra juttatni. Közelebbről is körülírták a modellszámításaikhoz használt rakéta jellemzőit: eszerint a rakéta folyékony oxigénnel RP-1 üzemanyagot éget el, miáltal kilenc fúvókájával kb. 6806 kN tolóerőt generál – vagyis a SpaceX Falcon-9 rakétájáról van szó, méghozzá arról a 2016-os startról, amikor a Thaicom–8 távközlési műholdat állították pályára. Bebizonyították, hogy a jövőben a rakétaindítások egyre gyakoribbá válása miatt nem lehet figyelmen kívül hagyni a startok kumulatív hatását az éghajlatra.

A rakétából kiáramló gázok 30 km magasságban a gázdinamikai szimuláció szerint. A hőmérséklet 680 K (sötét sárga) és 2400 K (világos sárga) között változik. (Kép: Ioannis Kokkinankis, Dimitris Drikakis, University of Nicosia, Cyprus)

Megállapították, hogy a termikus nitrogén-oxidok keletkezése egészen addig a magasságig számottevő marad, ahol a környező levegő nyomása valamivel kisebb a fúvókák kilépő nyomásánál, de még azzal azonos nagyságrendbe esik, vagyis kb. 10 km magasságig. Kimutatták azt is, hogy mialatt a rakéta 1 kilométert emelkedik, annyi szén-dioxid kerül a légkörbe, amennyit abban a magasságban 26 köbkilométer levegő tartalmaz. Emellett hasonló mennyiségű szén-monoxid és vízgőz is a légkörbe kerül. A légköri hatás a mezoszférában lokálisan és átmenetileg jelentős lehet. Bár az idő múlásával a légáramlás elkeveri a rakétából kiáramló CO₂-t, és a CO₂ szintje visszaáll természetes koncentrációjára, azonban nem sikerült tisztázni, hogy ez az elkeveredés mennyi idő alatt történik meg. Véleményük szerint egy bizonyos határt meghaladó számú rakétaindítás esetén a szén-dioxid felhalmozódhat a mezoszférában, a természetesnél nagyobb koncentrációt hozva létre, ami már hatással lehet az éghajlatra.

Eredményeik arra engednek következtetni, hogy a legrosszabb esetben mire a rakéta eléri a 10 km magasságot, annyi különböző nitrogén-oxid (NO_x) képződik, amennyi 2 köbkilométer levegőt képes olyan mértékben beszennyezni, amely koncentrációt az Egészségügyi Világszervezet már az egészségre károsnak minősít.