騰訊科技訊 8月27日消息，航天工業(yè)在經(jīng)歷了數(shù)十年的停滯之后正在重新騰飛。在埃隆·馬斯克(Elon Musk)旗下太空公司SpaceX的推動下，2018年全球共進行了114次軌道發(fā)射，這是自1990年以來首次超過三位數(shù)。今年，軌道發(fā)射有望自20世紀70年代以來首次超過130次，這還不包括杰夫·貝索斯(Jeff Bezos)藍色起源和理查德·布蘭森(Richard Branson)維珍銀河最近的亞軌道飛行。

　　美國宇航局(NASA)計劃重返月球，SpaceX建造了龐大的太空衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，亞軌道公司希望盡快將大批游客送到太空邊緣，軌道發(fā)射可能很快就會成為常態(tài)。但是，新的太空熱潮會給地球帶來什么影響?英國諾丁漢特倫特大學空間物理學講師伊恩·惠特克(Ian Whittaker)表示：“雖然我們顯然需要太空發(fā)射和衛(wèi)星，但當涉及到太空旅游等事情時，你會開始考慮對環(huán)境的影響。”

　　研究人員正在爭先恐后地研究各種火箭制造的二氧化碳、煙塵、氧化鋁和其他顆粒物混合物，以求弄清楚更多火箭廢氣和廢物會對地球造成什么樣的影響。到目前為止，航天工業(yè)的發(fā)展并沒有嚴重威脅環(huán)境，可能還有繼續(xù)增長的空間。然而，隨著新一輪太空競賽的加速，這種情況是否會改變，還是個未知數(shù)。

　　The Aerospace Corp大氣科學家馬丁·羅斯(Martin Ross)說：“我認為我們目前知道的還不夠多，無法準確地規(guī)劃出未來應該是什么樣子。我們只是還沒有這方面太多的信息。”

　　對二氧化碳和氣候變化的影響

　　在世界努力擺脫化石燃料的同時，一個新行業(yè)的崛起可能看起來令人擔憂，特別是這個行業(yè)還涉及巨型發(fā)動機噴出大量各類氣體。

　　大多數(shù)火箭確實比許多飛機排放更多的全球變暖碳。根據(jù)惠特克的粗略計算，在維珍銀河亞軌道飛船上經(jīng)歷幾分鐘的失重將產生相當于飛越大西洋的商務飛機的碳足跡，SpaceX即將推出的完全可重復使用的星際飛船，每次軌道發(fā)射將排放相當于連續(xù)飛行大約三年的二氧化碳排放量。

　　維珍銀河發(fā)言人說，該公司“正在研究為未來飛行抵消碳排放的機會”。雖然SpaceX沒有直接對碳排放發(fā)表評論，但馬斯克支持碳稅政策。藍色起源強調，其“新謝潑德號”(New Shepard)火箭使用氫氣和氧氣等無碳燃料。

　　但是，商用飛機飛行的數(shù)量遠遠多于太空發(fā)射，2018年分別為3900萬次和114次。即使是最雄心勃勃的情況，航天行業(yè)也趕不上飛機的碳排放量。今天，火箭總共消耗的燃料大約是飛機的0.1%，顯得微不足道。但惠特克指出，這樣的計算忽略了太空發(fā)射中使用的大量燃料的生產、運輸和冷卻所產生的未知的、但可能驚人的碳足跡。

　　他說：“雖然這些仍不能與商業(yè)飛機匹敵，但數(shù)量相當可觀。”為了實現(xiàn)碳中性，惠特克希望該行業(yè)能夠效仿藍色起源的做法，使用無碳燃料，并通過在當?shù)乩每稍偕茉瓷a燃料來實現(xiàn)綠化運營。

　　火箭在大氣層中留下了什么?

　　羅斯說：“除了二氧化碳，軌道發(fā)射還留下了大量顆粒物。”羅斯花了幾十年的時間研究發(fā)射對環(huán)境的影響。

　　火箭發(fā)動機冒出的熾熱火焰表明，火箭燃燒產生了煙塵，從技術上講，這種煙塵被稱為“黑碳”。任何燃燒煤油或甲烷等碳基燃料的火箭都會將這些顆粒直接注入大氣層的上游，在那里它們可能會循環(huán)存在四到五年。

　　在那里，不斷增長的煙塵層就像一把精致的黑色雨傘。它會吸收太陽輻射，有效地阻止陽光到達地球表面，這很像擬議中的旨在暫時冷卻地球的地球工程方案可能起到的作用。NASA即將推出的太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)運載火箭使用固體發(fā)動機，會釋放出閃閃發(fā)光的氧化鋁顆粒，可以反射陽光，這加劇了這種現(xiàn)象。

　　羅斯和他的一位同事在2014年進行了一次簡單的模擬，發(fā)現(xiàn)數(shù)十次火箭發(fā)射產生的主要降溫效應已經(jīng)可與數(shù)百萬次商業(yè)飛行釋放的二氧化碳變暖效應相匹配。

　　但這并不是說航天工業(yè)抵消了飛機飛行對環(huán)境的影響。羅斯說，向大氣中注入新的顆粒物會產生復雜的影響。例如，他們的粗略模型發(fā)現(xiàn)，火箭發(fā)射使某些地方的溫度降低了0.5攝氏度，而北極的溫度卻升高了1攝氏度以上。而且模擬并沒有試圖包括副作用，比如發(fā)射是否會產生或消滅云層。羅斯說，更復雜的模型可以揭示，總的來說，廢氣顆粒最終會使變暖變得更糟。

　　其他排放和臭氧

　　太空發(fā)射也讓許多研究人員感到擔憂，因為火箭會將廢氣直接排入平流層，而平流層是保護臭氧層的地方，臭氧層可以阻擋有害的紫外線。

　　大多數(shù)固體火箭發(fā)動機都會排放氧化鋁顆粒和氯氣，這會促進化學反應，將臭氧分解成分子氧。SpaceX和藍色起源已經(jīng)轉向液體燃料，這種燃料的破壞性往往較小，但仍然有副產品，包括水蒸氣和氮氧化物，它們在高層大氣中循環(huán)的幾年里會消耗臭氧。

　　倫敦大學學院的大氣研究員埃洛伊絲·瑪萊斯(Eloise Marais)說：“它們不是無害的，確實對大氣層產生影響。”瑪萊斯正在進行預測，目前的火箭燃料組合將來可能會如何稀釋臭氧層。她研究了當前發(fā)射的影響，以及太空旅游被證明足夠受歡迎和足夠可靠，足以支持每天幾次亞軌道發(fā)射和每周一次軌道發(fā)射的影響。

　　瑪萊斯說，這些計算結果需要在發(fā)表之前得到驗證。但初步結果表明，雖然今天的發(fā)射對臭氧幾乎沒有影響，但蓬勃發(fā)展的太空旅游業(yè)可能會開始改變這一點。她稱：“這可能會產生足夠大的影響，我認為如果該行業(yè)的增長超出了我們的猜測，我們應該會為此感到擔心。”

　　這些公司未來將間隔多久進行一次發(fā)射仍不確定。維珍銀河表示，希望最終每年發(fā)射400次。SpaceX設想星際飛船在不到一小時的時間內往返于主要城市之間，與商業(yè)航空公司競爭。

　　在太空進展和保護環(huán)境之間尋找平衡

　　進入太空使天氣預報、通信技術和研究人員了解人類活動如何改變地球氣候的能力發(fā)生了革命性的變化，它還使國際空間站和一批太空望遠鏡等天基設施能夠進行變革性的基礎研究。將來，蓬勃發(fā)展的太空工業(yè)可能會支持天基太陽能到小行星采礦等項目，并支持在太陽系尋找生命和其他科學努力。

　　像羅斯這樣的研究人員不想阻止這一進展。相反，他們希望通過提前發(fā)現(xiàn)潛在的環(huán)境問題來幫助實現(xiàn)這些目標。今天剛剛起步的太空工業(yè)基本上是無害的，羅斯認為環(huán)境研究項目可以幫助它在成熟后繼續(xù)保持這種狀態(tài)。

　　平流層飛機可以直接對火箭羽流進行采樣，以準確了解它們噴出的東西，而衛(wèi)星和地面天文臺則可以觀察大氣層，了解發(fā)射的短期、中期和長期影響。還有報廢衛(wèi)星“燒毀”和向高層大氣傾倒數(shù)噸金屬粒子的未知影響。超級計算機可以運行全面的模擬，以確定哪些級別和類型的太空活動可以安全地進行。

　　羅斯說：“我們希望避免令人痛心的糟糕未來。我們想說的是，現(xiàn)在太空工業(yè)可以以可持續(xù)的方式向前推進。”