Загрязнение атмосферы космическим мусором может стать огромной проблемой

Ракета SpaceX, сгоревшая после повторного входа в атмосферу, вызвала над Европой шлейф испаренных металлов — тип загрязнения, который, как ожидается, будет увеличиваться по мере увеличения количества космических кораблей и спутников.

Верхняя ступень Falcon 9, предназначенная для приводнения в Тихом океане для возможного повторного использования, потеряла управление из-за отказа двигателя и упала с орбиты над северной Атлантикой в феврале 2025 года.

Люди по всей Европе видели проносящиеся по небу огненные обломки, некоторые из которых упали за складом в Польше. Увидев новости, Робин Уинг из Института физики атмосферы Лейбница в Германии и его коллеги включили свой лидар — прибор для измерения атмосферы. Двадцать часов спустя он обнаружил 10-кратный всплеск содержания лития, ключевого компонента корпусов ракет, в верхних слоях атмосферы, когда над ними дрейфовал шлейф испаренного металла.

Атмосферное моделирование показало, что этот шлейф отлетел на 1600 километров от места, где Falcon 9 снова вошел в атмосферу. Исследование является первым, в котором высотное загрязнение связано с входом в атмосферу конкретного космического корабля.

Крошечные металлические частицы «могут катализировать разрушение озона, создавая облака в стратосфере и мезосфере, влияя на то, как солнечный свет проходит через атмосферу», — говорит Винг. «Но все это недостаточно изучено».

Беспокойство по поводу этого типа загрязнения растет по мере того, как коммерческие космические запуски стремительно растут, а компании расширяют свои мегагруппировки спутников, такие как Starlink от SpaceX и Leo от Amazon. Около 14 500 спутников уже находятся на орбите, а в прошлом месяце SpaceX применяемый запустить еще 1 миллион для цели Илона Маска по созданию орбитальных центров обработки данных для поддержки искусственного интеллекта.

Чтобы избежать безудержного цикла столкновений, приводящего к появлению еще большего количества космического мусора, спутникам обычно позволяют падать и сгорать в конце своего срока службы. Эксперты говорят, что количество частиц космического мусора может расти в 50 раз в ближайшее десятилетие и превысит 40 процентов массы, которую метеороиды в настоящее время приносят в атмосферу.

Существует заблуждение, что космический мусор сгорает в атмосфере и исчезает, говорит Дэниел Чикзо из Университета Пердью, штат Индиана, который не принимал участия в исследовании. «Давайте нажмем на тормоза и действительно проведем тщательный анализ того, какой эффект может иметь этот материал».

Шлейф Falcon 9 содержал примерно 30 килограммов лития. Но, учитывая состав сплавов корпусов ракет, он содержал бы гораздо большее количество алюминия.

Испаренный алюминий вступает в реакцию с кислородом воздуха с образованием частиц оксида алюминия, которые создают поверхность, на которой соединения хлора могут легче разрушаться. Радикалы хлора, высвобождаемые в результате этого процесса, вступают в реакцию с молекулами озона в стратосфере и разрушают их.

Исследователи подсчитали, что выгорание космического корабля выпуск Ежегодно в атмосферу попадает 1000 тонн оксида алюминия, и эта цифра растет. Это грозит расширением озоновая дыра южного полушариякоторый сокращается поскольку страны постепенно отказываются от озоноразрушающих хладагентов. Потеря озона может позволить получить больше солнечного света. ультрафиолетовые лучи, вызывающие рак кожи.

«Что касается металлов, мы как бы переходим к этой новой парадигме, в которой верхние слои атмосферы все больше подвержены влиянию антропогенного загрязнения, а не природных источников», — говорит Элоиза Марэ в Университетском колледже Лондона. «Космический мусор начинает сводить на нет прогресс в борьбе с озоновой дырой».

Частицы оксидов металлов также могут служить ядрами, на которых водяной пар может конденсироваться в капли, образуя перистые облака в верхней тропосфере, которые имеют тенденцию удерживать тепло.

Ученые измерили частицы сгоревшего космического корабля в перистых облаках. Если они будут способствовать образованию перистых облаков, это может усугубить глобальное потепление, хотя это воздействие все равно будет небольшим по сравнению с воздействием парниковых газов, таких как углекислый газ.

«Существует множество научных доказательств того, что этот материал может оказывать вредное воздействие на нашу атмосферу, и теперь нам, ученым, предстоит выяснить, имеют ли место эти последствия и насколько они плохи», — говорит Чиццо.

Могут быть решения, такие как строительство спутников из таких материалов, как дерево (хотя это все равно может выделять черную углеродную сажу при входе в атмосферу) или вывод большего количества из них на высотные «кладбищные орбиты».

«Нам нужно потратить немного времени и подумать о том, что мы делаем, прежде чем делать это», — говорит Винг. «Этот взрыв спутников… он происходит очень быстро, и мы не знаем последствий».