科学家们担心越来越多的火箭飞行和空间旅游可能伤害地球大气并导致气候变化 。
当亿万富翁理查德·布兰森和杰夫·贝佐斯本月，他们乘坐公司的亚轨道旅游飞船升入太空，世界大部分地区都对此表示敬畏 。
但对一些科学家来说，这些里程碑不仅仅是一项技术成就 。经过多年的拖延和尽管重大挫折这些飞行标志着一个期待已久的时代的潜在开端，在这个时代，火箭可能会比现在更频繁地穿过大气层中最原始的上层 。在布兰森的维珍银河公司运营的宇宙飞船2号的例子中，这些飞行是由混合动力引擎驱动的，它燃烧橡胶，留下一团烟尘 。
“混合动力发动机可以使用不同类型的燃料，但它们总是会产生大量的煤烟 。”意大利米兰波利特尼科大学航空工程副教授菲利普·马吉（Filippo Maggi）说 。他研究火箭推进技术，是几年前出版的一个团队的一员 。分析混合火箭发动机的排放 。“这些发动机像蜡烛一样工作，它们的燃烧过程创造了有利于产生煤烟的条件 。”
根据太空咨询公司NorthernSkyResearch的首席分析师达拉斯卡萨博斯基（Dasasaboski）的说法，一次维珍银河亚轨道太空旅游飞行持续约一个半小时，所产生的污染相当于一次10小时的跨大西洋飞行 。一些科学家认为，鉴于维珍银河公司一天几次飞付费游客到太空边缘的雄心，这让人感到不安 。
Kasaboski告诉Space.
当然，维珍银河的火箭并不是唯一的罪魁祸首 。所有燃烧碳氢燃料的火箭发动机都会产生煤烟 。固体火箭发动机，比如过去在NASA的助推器中使用的火箭发动机航天飞机，燃烧金属化合物，释放氧化铝颗粒和盐酸，这两者都会对大气产生破坏性的影响 。
Be-3发动机为蓝色起源公司的新谢泼德亚轨道飞行器提供动力，另一方面，它将液氢和液氧结合起来产生推力 。与其他火箭发动机相比，Be-3并不是一个很大的污染者，它主要排放水和一些微小的燃烧产物 。
对于美国国家海洋和大气管理局（NOAA）化学科学实验室的高级科学家卡伦·罗森洛夫（Karen Rosenlof）来说，最大的问题是火箭污染了大气层的较高层——平流层，开始海拔约6.2英里（10公里），中间层从31英里（50公里）上升 。
Rosenlof告诉Space.
到目前为止，火箭发射对大气层的影响是可以忽略不计的，据航天公司的大气科学家马丁·罗斯说，他经常和罗森洛夫合作 。但这仅仅是因为发射次数不多 。
罗斯告诉Space.
Kasaboski说：“北方天空研究所预测，未来十年，太空旅游飞行的数量将猛增，从近期的每年10次增加到2030年的360次 。这一估计仍然远远低于维珍银河等太空旅游公司的增长率 。”
“对亚轨道旅游的需求非常高 。”Kasaboski说 。“这些公司实际上有顾客在排队等候，因此他们想扩大规模 。最终，他们会像短途飞机一样，每天多飞一次 。”
将卫星送入轨道的火箭发射速度预计也将增长 。但是Kasaboski认为太空旅游有更大的发展潜力 。
罗斯认为，问题在于科学界不知道，也没有足够的数据来判断何时发射火箭将开始对地球的气候产生可衡量的影响 。与此同时，随着火箭发射次数的增加，平流层已经发生了变化 。
罗斯说：“这些（火箭产生的）粒子的影响即使达到10倍的数量级，也无法被很好地理解 。”“不确定性很大，我们需要缩小范围，预测空间对大气的影响 。”
迄今为止，对火箭发射对大气中化学过程的影响的唯一直接测量来自航天飞机时代 。在20世纪90年代，当世界团结起来拯救破坏臭氧层NASA、NOAA和美国空军组织了一项研究航天飞机固体燃料助推器对平流层臭氧的影响的运动 。
罗斯说：“在上世纪90年代，人们对固体火箭发动机产生的氯问题有很大的担忧 。”氯是平流层臭氧的坏蛋，有一些模型表明固体火箭发动机的臭氧消耗将是非常重要的 。
科学家们使用了美国宇航局的WB 57高空飞机在佛罗里达州的航天飞机火箭产生的羽流中飞行 。他们达到了60,000英尺（19公里）的高度，能够在火箭通过后测量平流层下部的化学反应 。
负责这项研究的NOAA化学科学实验室主任大卫·费伊告诉Space.
航天飞机在10年前退役，但是产生臭氧破坏物质的火箭今天仍在向太空发射人类和卫星 。
事实上，2018年臭氧消耗的科学评估世界气象组织每四年公布一次，将火箭列为未来可能关注的问题 。该组织呼吁进行更多的研究，因为预计发射数量将增加 。
Rosenlof的团队使用强大的NOAA超级计算机研究了大气高层中人造物质的更广泛的影响 。这项工作类似于预测众所周知的蝴蝶效应，地球上空数十英里处空气化学的微小变化对气候和地面天气模式的影响 。对她来说，燃烧碳氢化合物燃料的火箭所排放的黑碳或煤烟尤其令人关切 。
“煤烟的问题是它吸收紫外线，这意味着它可以加热平流层 。”Rosenlof说 。“当你开始加热平流层，即对流层之上的一层（离地面最近的），你就开始改变平流层的运动 。你正在改变能量的传递，这实际上会影响到地面上正在发生的事情 。”
Rosenlof指出，一些火箭产生的许多粒子是科学家感兴趣的，因为它们在不同的背景下可能对全球气候产生影响 。岩土工程为了阻止或减缓全球变暖而故意干扰大气层 。
罗森洛夫最近合著了一篇论文它使用同样强大的NOAA超级计算机来模拟科学家所说的气候干预 。该小组对分散二氧化硫颗粒的气候影响感兴趣，众所周知，二氧化硫颗粒会将光线反射到远离地球的地方，再加上平流层下部的烟尘（这也是火箭发射的一部分） 。烟尘吸收阳光中的能量，通过使周围空气变暖，将二氧化硫气溶胶粒子推到更高的高度 。在较高的海拔高度，二氧化硫可以开始其气候冷却工作 。实验模拟了当110万吨太阳光反射二氧化硫与1.1万吨黑碳混合在对流层上部10天内释放时会发生什么 。
这项研究没有发现对地球上的天气有任何显著的负面影响 。然而，这些结果并不能消除罗森洛夫对火箭发射数量增加可能带来的风险的担忧 。
她说：“我们所做的地球工程实验中的黑碳并不像这些火箭中的物质那么高 。”“问题是，你走得越高，事情就会持续得越久 。它们都不是理想的，因为它们中的任何一个都会在我们目前没有暖气的地方产生暖气 。”
根据Maggi的说法，混合火箭发动机产生的煤烟颗粒非常小，重量也很轻 。事实上，当他和他的同事们试图在实验室里测量混合火箭发动机的碳排放时，由于粒子的微小尺寸，他们无法可靠地精确地测量 。
“我们能够测量固体火箭发动机的粒子输出 。”Maggi说 。“它们大约有一微米大小，而且有很多 。但由于它们很大，它们落在地上的速度更快 。在混合动力火箭发动机中，我们无法从羽流中收集到烟尘，因为它非常细，只有几纳米大小 。”
Maggi担心这些粒子实际上可能永远停留在平流层 。
“它们的尺寸和飞机排放的碳一样大 。”Maggi说 。“我们知道，在飞机的飞行水平上，大气层中有一层碳 。火箭发动机产生的粒子很可能也会起到同样的作用 。”
这些粒子在数年或几十年中的积累是科学家们担心的问题 。正如目前的气候危机开始相对缓慢，释放到大气中的碳量增加，平流层的污染可能只会在几年后开始造成危害 。
Rosenlof补充说：“从长远来看，向平流层注入污染物会改变极地急流，改变冬季风暴模式或影响平均降雨量 。”
Rosenlof说：“在某些地方，你可能每年从25英寸（64厘米）降到20英寸（51厘米），这听起来可能没什么大不了的，除非你是一个农民，想在那里种小麦 。”“那么降雨的细微变化会影响你的作物产量 。”
法希说，出于这个原因，现在就开始科学工作来评估未来的风险是至关重要的 。
他说：“有一个根本的差距，我们只是没有数字，这意味着科学是有限的，因为我们缺乏信息 。”他说 。“我们认为在NOAA评估人类活动对平流层的影响是我们责任的一部分 。火箭是平流层污染的主要和独特的来源，发射频率在增加，影响正在累积 。”
费希设想了一个更广泛的研究项目，将分析不同类型的火箭发动机和燃料对平流层的排放和影响 。这些数据可用于Rosenlof的模型，以便根据发射数量的预期增长更好地预测影响 。然而，费希表示，必须首先做出政治决定，向NOAA及其合作伙伴提供资金，使他们能够再次将这架高空飞机送上天空并收集数据 。他补充说，好消息是，美国国会似乎意识到了这个问题，事情可能很快就会发生变化 。
他说：“我们希望看到美国国家海洋和大气管理局（NOAA）或美国空军（Air Force）实施一项国家计划，在观测的基础上开发一个具有现代推进系统基本排放特性的数据库 。”“我们可以在地面测试中收集一些数据，但也可以采用与航天飞机相同的方式——在发射后通过羽流飞行 。”
【难道人们真的不可能用更短的时间环游地球吗 人类活动对全球气候变化的影响】
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