Los físicos han descubierto cómo un lanzamiento de Falcon 9 cambia la atmósfera

A medida que disminuye el costo de lanzar un cohete al espacio, también lo hace el número de lanzamientos de cohetes. En el último año, gobiernos y empresas de todo el mundo han logrado disparó 133 misiles en órbita, rompiendo un récord de 45 años.

pero hay un problema. Liberarse de la gravedad de la Tierra requiere un cohete para liberar una cantidad masiva de energía en un corto período de tiempo. Cuando un cohete sale de la Tierra, Produce escape caliente Cambia la física y la química de la atmósfera a medida que pasa. en papel Publicado el martes en la revista física de fluidosDos físicos simularon el lanzamiento de un cohete SpaceX Falcon 9 explotando en el espacio.

Encontraron varios motivos de preocupación.

La huella de carbono no es el problema

Los misiles no se encargan de darle tanta importancia Dióxido de carbono en la atmósfera. Un lanzamiento típico quema aproximadamente la misma cantidad de combustible que un vuelo comercial de un día, pero produce siete veces más dióxido de carbono.2 – entre 200 y 300 toneladas – como avión de pasajeros. Esto es mucho más carbono que la persona promedio. nacido en su vidapero es un error de redondeo en comparación con 900 millones de toneladas de dióxido de carbono2 La industria de las aerolíneas estaba dando vueltas anualmente antes de la pandemia.

Pero esta no es la historia completa. «No nos importa la huella de carbono del misil. Eso es irrelevante». El investigador Martin Ross dice. Para él, son las partículas en el escape de los cohetes, principalmente alúmina y negro de carbón, las que realmente importan. Estas partículas dispersan y absorben la luz solar. «Cambian la temperatura y la rotación de la estratosfera», dice Ross.

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Desafortunadamente, los científicos tienen una comprensión pobre del impacto ambiental general del lanzamiento de un misil. «El nivel actual de datos sobre las emisiones de misiles no brinda a los investigadores suficiente información para evaluar completamente el impacto de los lanzamientos en el medio ambiente global». Ross dice.

El efecto de las altas emisiones de carbono en la atmósfera es incierto

Los investigadores detrás del nuevo estudio están trabajando para resaltar el problema de manera más aguda al modelar el escape de las nueve aberturas de un cohete Falcon 9 cuando se lanzó al espacio. Estas simulaciones incluyen datos sobre el cohete y el propulsor (RP-1) con ecuaciones que describen cómo se comportan los gases en diferentes condiciones. Con un poder de cómputo serio, los investigadores pudieron predecir el comportamiento del escape después de salir de las rejillas de ventilación, a aproximadamente 0,6 millas (1 km) de altura.

Los investigadores analizaron la liberación comparando el volumen de escape liberado durante un kilómetro de viaje cuesta arriba a través de un rango específico de atmósfera (por ejemplo, entre 2 km y 2,99 km) con las características de la atmósfera a esa altitud en particular. Tuvieron que adoptar este método algo confuso porque la composición física y química de la atmósfera varía a diferentes altitudes.

Descubrieron que la cantidad de escape total era «insignificante» en comparación con el aire circundante, incluso a grandes altitudes. Esto es una sorpresa porque la atmósfera es mucho menos densa en altitudes más altas. Según sus cálculos, la cantidad de escape emitida por un Falcon 9 mientras viaja entre 70 y 70,99 kilómetros (alrededor de 43 millas) es una cuarta parte de la cantidad de masa contenida en un kilómetro cúbico (alrededor de 0,25 millas).3) desde el aire a esta altitud. (Esto transmite la línea azul en el gráfico a continuación).

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¿Cuánta masa hay en un kilómetro cúbico de escape en comparación con el aire circundante?

qué no Es una cantidad insignificante de dióxido de carbono.2 Falcon 9 ingresa a niveles más altos de la atmósfera a medida que pasa (representado por la línea punteada roja en la figura anterior). Una vez que su altitud supera las 27 millas (43,5 km), el misil comienza a liberar más de un kilómetro cúbico de dióxido de carbono.2 Por cada kilómetro subido. Cuando alcanza los 70 km (43,5 millas), el Falcon 9 emite más de 25 veces más dióxido de carbono.2 Se encuentra en kilómetros cúbicos de aire a esta altitud.

Y el escape de los misiles contiene más carbono.

Es más que dióxido de carbono. “Quizás lo más importante es que [amount of] Monóxido de carbono (CO) y agua (H2O) [in rocket exhaust] con una disposición similar al dióxido de carbono», escribieron los autores. Esto es preocupante porque apenas hay monóxido de carbono o agua elevados en la atmósfera. Por lo tanto, las emisiones de estos vehículos en altitudes más altas brindan una contribución/altitud más significativa a las cantidades traza, si las hay, que ya están presentes”.

El vapor de agua se congela instantáneamente a esta altura, pero los investigadores no tienen idea de dónde están estos cristales de hielo. El monóxido de carbono reacciona con el hidróxido (OH) para formar más dióxido de carbono2. Los investigadores también descubrieron que las peligrosas emisiones de escape llamadas óxidos de nitrógeno térmico (NOx) pueden permanecer durante mucho tiempo en los ríos calientes antes de extenderse por la atmósfera, especialmente en altitudes más bajas.

El futuro es incierto, pero los investigadores y los reguladores están tomando nota

Con poco más de 100 lanzamientos al año, algunos dicen que la contaminación de los misiles no es un problema. «Uno de los argumentos que la gente ha usado en el pasado es que realmente no necesitamos preocuparnos por los cohetes o la industria espacial, o que la industria espacial es pequeña y siempre será pequeña». Ross dice.

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No estaba de acuerdo. «Creo que los desarrollos que hemos estado viendo en los últimos años muestran que… el espacio está entrando en una fase de crecimiento muy rápido como la aviación que tuvo en las décadas de 1920 y 1930».

Los autores detrás del nuevo estudio sienten lo mismo. «Creemos que el problema de la contaminación atmosférica por los lanzamientos de misiles es vital y debe abordarse adecuadamente porque se espera que los vuelos espaciales comerciales, en particular, aumenten en el futuro», escribieron.

El problema de la contaminación por misiles se está volviendo cada vez más evidente y se toma en serio en las altas esferas. A finales de este año, la Organización Meteorológica Mundial y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente publicarán un nuevo informe que resume cómo las emisiones de los cohetes están agotando la capa de ozono. Con un poco de suerte, esta atención hará que la contaminación atmosférica se convierta en un factor importante en diseño de misiles futuristas.

Corrección: una versión anterior de este artículo afirmaba incorrectamente que la liberación liberaba aproximadamente la misma cantidad de dióxido de carbono2 Como un viaje de día completo. De hecho, un lanzamiento típico quema la misma cantidad de combustible que un vuelo de un día, pero produce casi siete veces más dióxido de carbono.2 emisiones

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