اكتشف العلماء أن تلوث عادم الصواريخ باقٍ في الغلاف الجوي للأرض لفترة مقلقة من الوقت

اكتشف العلماء أن تلوث عادم الصواريخ باقٍ في الغلاف الجوي للأرض لفترة مقلقة من الوقت

اكتشف العلماء أن تلوث عادم محركات الصواريخ يمكن أن يزيد بشكل كبير من تركيز الملوثات في الغلاف الجوي لفترة طويلة من الزمن.

من خلال محاكاة ديناميكيات السوائل لغازات عادم الصواريخ ، تمكن العلماء من تحليل انبعاثات الغلاف الجوي من الصواريخ

عملت الرحلات الفضائية التجارية التي تقوم بها شركات مثل SpaceX و Virgin Galactic على تعميم استخدام تقنيات الفضاء القابلة لإعادة الاستخدام لتحقيق النقل الفضائي بتكلفة منخفضة. ومع ذلك ، فإن حقيقة أن انبعاثات الدفع من الصواريخ تسبب تسخينًا كبيرًا وتغيرات كيميائية في الغلاف الجوي غير معروفة.

قام باحثون من جامعة نيقوسيا في قبرص بتقييم الآثار المحتملة لإطلاق صاروخ على تلوث الغلاف الجوي من خلال النظر في انتقال الحرارة والكتلة والخلط السريع للمنتجات الثانوية للاحتراق على ارتفاعات تصل إلى 67 كيلومترًا في الغلاف الجوي. نُشرت النتائج التي توصلوا إليها في Physics of Fluids by AIP Publishing في 17 مايو 2022.

قال المؤلف المشارك ديميتريس دريكاكيس: "يتطلب فهم أفضل لانبعاثات الصواريخ نمذجة ومحاكاة ديناميكيات السوائل لغازات عادم الصواريخ في الغلاف الجوي".

قام الفريق بنمذجة غازات العادم وطور أعمدة على عدة ارتفاعات على طول مسار نموذجي لصاروخ قياسي في الوقت الحاضر. لقد فعلوا ذلك كمثال نموذجي لصاروخ من مرحلتين لنقل الأشخاص والحمولات إلى مدار الأرض وما وراءه.

قال المؤلف المشارك إيوانيس كوكيناكيس Ioannis Kokkinakis: "نظهر أنه لا ينبغي الاستهانة بالتلوث الناجم عن الصواريخ لأن الإطلاق المتكرر للصواريخ في المستقبل يمكن أن يكون له تأثير تراكمي كبير على مناخ الأرض".

عمود عادم الصاروخ على بعد 30 كم كما تم الحصول عليه بواسطة محاكاة ديناميكيات السوائل الحسابية عالية الدقة. تتراوح درجة الحرارة من 680 كلفن (أصفر داكن) إلى 2400 كلفن (أصفر ساطع).

وجد الباحثون أن إنتاج أكاسيد النيتروجين الحرارية (NOx) ، وهي مكونات عادم الاحتراق ، يمكن أن يظل مرتفعًا حتى الارتفاعات مع الضغط الجوي المحيط أعلى أو حتى أقل قليلاً من ضغط خروج الفوهات ، أي أقل من ارتفاع حوالي 10 كم. .

في الوقت نفسه ، فإن الكتلة المنبعثة من ثاني أكسيد الكربون أثناء صعود الصاروخ على ارتفاع كيلومتر واحد في طبقة الميزوسفير (منطقة الغلاف الجوي الواقعة بين الغلاف الحراري والستراتوسفير ، الواقعة على ارتفاع 30-50 ميلاً أو 50-80 كيلومترًا) هي يعادل ذلك الموجود في 26 كيلومترًا مكعبًا من هواء الغلاف الجوي على نفس الارتفاع.

ووجدوا أن التأثير على الغلاف الجوي محليًا ولحظًا في الغلاف الجوي يمكن أن يكون كبيرًا. في حين أن التيارات الهوائية ستنقل وتخلط تدريجياً ثاني أكسيد الكربون العادم في جميع أنحاء الغلاف الجوي ، مما يؤدي في النهاية إلى إرجاع ثاني أكسيد الكربون إلى مستوياته الطبيعية ، فإن النطاق الزمني الذي يحدث خلاله هذا غير واضح.

يعتقد العلماء أن عددًا معينًا من عمليات إطلاق الصواريخ قد لا يزال موجودًا حيث يمكن أن يتراكم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بمرور الوقت ، وبالتالي زيادة المستويات التي تحدث بشكل طبيعي والتأثير على مناخنا.

تشير نتائجهم إلى أنه في أسوأ السيناريوهات ، يمكن إنتاج ما يكفي من أكاسيد النيتروجين خلال الوقت الذي يستغرقه الصاروخ للوصول إلى ارتفاع 10 كيلومترات لتلويث أكثر من 2 كيلومتر مكعب من الهواء الجوي بتركيز أكاسيد النيتروجين ، وفقًا لمنظمة الصحة العالمية. المنظمة ، ستكون في مستوى خطر على صحة الإنسان.

قال دريكاكيس: "نأمل أن تأخذ شركات الطيران التجارية ، مثل SpaceX ، و Virgin Galactic ، و New Shepard ، والشركات المصنعة للمحركات المرتبطة بها ، في الاعتبار هذه التأثيرات في التصاميم المستقبلية".