물리학자들은 Falcon 9 발사가 대기를 어떻게 변화시키는지 발견했습니다.

로켓을 우주로 발사하는 비용이 감소함에 따라 로켓 발사 횟수도 감소합니다. 지난 1년 동안 전 세계 정부와 기업이 성공을 거두었습니다. 133발의 미사일 발사 45년만의 기록을 깨고 궤도에 진입했습니다.

하지만 문제가 있습니다. 지구의 중력에서 벗어나려면 로켓이 짧은 시간에 엄청난 양의 에너지를 방출해야 합니다. 로켓이 지구를 떠날 때 뜨거운 배기 가스 생성 그것은 통과하면서 대기의 물리학과 화학을 변화시킵니다. ~에 종이 화요일 저널에 게재됨 유체 물리학두 물리학자는 SpaceX Falcon 9 로켓이 우주로 폭발하는 발사를 시뮬레이션했습니다.

그들은 우려할 만한 몇 가지 이유를 찾았습니다.

탄소발자국이 문제가 아니다

미사일은 이러한 중요성을 부여하는 데 책임이 없습니다. 대기 중의 이산화탄소. 일반적인 발사는 1일 상업 비행과 거의 같은 양의 연료를 태우지만 이산화탄소는 7배 더 많이 생성합니다.2 – 200~300톤 사이 – 여객기. 이것은 보통 사람보다 훨씬 더 많은 탄소를 배출합니다. 그들의 삶에서 태어난에 비해 반올림 오차입니다. 9억 톤의 이산화탄소2 항공 산업은 팬데믹 이전에 매년 요동치고 있었습니다.

그러나 이것은 전체 이야기가 아닙니다. “우리는 미사일의 탄소 발자국에 대해 신경 쓰지 않습니다. 그것은 관련이 없습니다.” 마틴 로스 연구원은 말합니다.. 그에게 정말 중요한 것은 로켓 배기 가스의 입자(주로 알루미나와 카본 블랙)입니다. 이 입자는 햇빛을 산란시키고 흡수합니다. “그들은 성층권의 온도와 회전을 변화시킵니다.”라고 Ross는 말합니다.

불행히도 과학자들은 미사일 발사가 환경에 미치는 전반적인 영향에 대해 제대로 이해하지 못하고 있습니다. “미사일 방출에 대한 현재 수준의 데이터는 연구원들에게 발사가 지구 환경에 미치는 영향을 완전히 평가하기에 충분한 정보를 제공하지 않습니다.” 로스 라고.

대기 중 높은 탄소 배출량의 영향은 불확실합니다.

새로운 연구 뒤에 있는 연구원들은 Falcon 9 로켓이 우주로 발사될 때 9개의 구멍에서 나오는 배기 가스를 모델링하여 문제를 보다 심각하게 강조하기 위해 노력하고 있습니다. 이러한 시뮬레이션에는 다양한 조건에서 가스가 어떻게 작용하는지 설명하는 방정식과 함께 로켓 및 추진제(RP-1)에 대한 데이터가 포함됩니다. 약간의 심각한 컴퓨팅 성능을 통해 연구원들은 약 1km 고도에서 통풍구를 빠져 나온 후 배기 가스의 거동을 예측할 수 있었습니다.

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연구원들은 특정 대기 범위(예: 2km에서 2.99km 사이)를 통해 오르막으로 1km 이동하는 동안 방출되는 배기 가스의 양을 해당 특정 고도에서 대기의 특성과 비교하여 방출을 분석했습니다. 그들은 대기의 물리적 화학적 구성이 고도에 따라 다르기 때문에 다소 혼란스러운 이 방법을 채택해야 했습니다.

그들은 높은 고도에서도 주변 공기에 비해 총 배기가스 양이 “무시할 수 있는 수준”이라는 것을 발견했습니다. 대기가 더 높은 고도에서 훨씬 덜 조밀하기 때문에 이것은 놀라운 일입니다. 그들의 계산에 따르면 팔콘 9가 70km에서 70.99km(약 43마일)를 이동할 때 배출하는 배기 가스의 양은 1세제곱 킬로미터(약 0.25마일)에 포함된 질량의 4분의 1입니다.) 이 고도에서 공중에서. (아래 그래프의 파란색 선을 나타냅니다.)

주변 공기와 비교하여 배기 가스의 입방 킬로미터에 얼마나 많은 질량이 있습니다.

뭐라고요 아니요 무시할 수 있는 이산화탄소의 양이다.2 Falcon 9는 통과하면서 더 높은 수준의 대기로 진입합니다(위 그림에서 빨간색 점선으로 표시됨). 고도가 43.5km를 초과하면 미사일은 1입방 킬로미터 이상의 이산화탄소를 방출하기 시작합니다.2 1km를 올라갈 때마다. 43.5마일(70km)에 도달할 때까지 Falcon 9은 25배 이상의 이산화탄소를 방출합니다.2 이 고도에서 공기의 입방 킬로미터에서 발견됩니다.

그리고 미사일 배기 가스에는 더 많은 탄소가 포함되어 있습니다.

이산화탄소 이상입니다. “아마도 가장 중요한 것은 [amount of] 일산화탄소(CO) 및 물(H2O) [in rocket exhaust] 이산화탄소와 유사한 배열을 가지고 있습니다.”라고 저자는 씁니다. 대기 중에 상승된 일산화탄소나 물이 거의 없기 때문에 이것은 우려되는 사항입니다. 따라서 더 높은 고도에서 이러한 차량의 배출은 이미 존재하는 미량(있는 경우)에 더 중요한 기여/고도를 제공합니다.”

수증기는 이 높이에서 즉시 얼지만 연구원들은 이 얼음 결정이 어디에 있는지 전혀 모릅니다. 일산화탄소는 수산화물(OH)과 반응하여 더 많은 이산화탄소를 생성합니다.2. 연구원들은 또한 열 질소 산화물(NOx)이라고 하는 위험한 배기 가스가 뜨거운 강에 오랫동안 머물다가 특히 낮은 고도에서 대기 전체로 퍼질 수 있음을 발견했습니다.

미래는 불확실하지만 연구원과 규제 기관은 주목하고 있습니다.

일 년에 100번이 넘는 발사로 미사일로 인한 오염이 문제가 되지 않는다고 말하는 사람들도 있습니다. “사람들이 과거에 사용했던 주장 중 하나는 우리가 로켓이나 우주 산업에 대해 정말로 신경 쓸 필요가 없다거나 우주 산업은 작고 항상 작을 것이라는 것입니다.” 로스 라고.

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동의하지 않았다. “지난 몇 년 동안 우리가 목격한 발전은 우주가 1920년대와 1930년대에 있었던 항공처럼 매우 빠른 성장 단계에 진입하고 있음을 보여줍니다.”

새로운 연구의 저자들도 같은 생각을 합니다. 그들은 “미사일 발사로 인한 대기 오염 문제가 중요하며 특히 상업용 우주 비행이 미래에 증가할 것으로 예상되기 때문에 적절하게 해결되어야 한다고 믿는다”고 적었다.

미사일로 인한 오염 문제는 점점 더 명백해지고 있으며 높은 곳에서 심각하게 받아들여지고 있습니다. 올해 말, 세계 기상 기구와 유엔 환경 계획은 로켓 방출이 오존층을 파괴하는 방법을 요약한 새로운 보고서를 발표할 것입니다. 운이 좋으면 이러한 관심이 대기 오염을 유발하는 주요 요인이 될 것입니다. 미래 지향적인 미사일 디자인.

수정: 이 기사의 이전 버전에서는 방출이 거의 같은 양의 이산화탄소를 방출했다고 잘못 설명했습니다.2 하루 종일 여행으로. 사실, 일반적인 발사는 하루 비행과 같은 양의 연료를 태우지만 거의 7배 더 많은 이산화탄소를 생성합니다.2 배출.

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