نگرانی دانشمندان از تاثیرات مخرب موشک‌ها روی محیط زیست

هر بار که موشکی به فضا پرتاب می‌شود، با برخاستن از زمین، خروجی اگزوزی را منتشر می‌کند که روی محیط زیست تاثیر می‌گذارد. این گازهای خروجی مملو از موادی هستند که می‌توانند به‌تدریج در جو انباشته شوند و باعث تغییر جو سیاره شوند. چنین تاثیراتی هنوز به‌خوبی درک نشده‌اند و از این جهت، برخی دانشمندان بر این باورند که قبل از افزایش فعالیت‌های موشکی طی سال‌های آینده، باید بررسی‌های بیشتری در مورد این انتشارات و تاثیر آن‌ها بر جو انجام شود.

اما گازهای خروجی موشک‌ها، نگرانی اصلی دانشمندان نیستند. به‌گفته‌ی پژوهشگران، برخی موشک‌ها گازهای گلخانه‌ای گرمایشی (که گرما را در جو به دام می‌اندازند) تولید می‌کنند، مانند دی‌اکسید کربن، اما انتشار گازهای گلخانه‌ای موشک‌ها، در حال حاضر ناچیز است. مارتین راس، مهندس ارشد پروژه شرکت Aerospace که تاثیرات موشک‌ها در جو را بررسی می‌کند به The Verge، گفت:

صنعت موشک می‌توانند به‌طور تصاعدی رشد کند، اما با این حال هم انتشار گازهای دی‌اکسید کربن و بخار آب در مقایسه با دیگر منابع صنعتی هنوز ناچیز خواهند بود.

اما راس می‌گوید، باید نگران ذرات کوچک درون دنباله‌های خروجی موشک‌ها باشیم. در زمان پرتاب موشک‌ها، ذرات کوچک دوده و ماده شیمیایی به‌نام اکسید آلومینیوم تولید می‌شود. این ذرات سپس وارد استراتوسفر (لایه دوم جو زمین که ارتفاعی بیش از ارتفاع پرواز هواپیماهای تجاری دارد) می‌شوند.

پژوهش‌ها نشان می‌دهد که این مواد ممکن است به‌تدریج در استراتوسفر انباشته شوند و به‌آرامی منجر به تخریب لایه‌ی اوزون شوند. اوزون به‌مانند یک سپر بزرگ عمل می‌کند و از زمین در برابر پرتو فرابنفش مضر خورشید حفاظت می‌کند. با وجود این، راس می‌گوید که میزان تخریب اوزون کاملا نامشخص است.

به‌همین دلیل است که او و همکارانش در شرکت Aerospace که سازمان غیر انتفاعی است که پژوهش‌ها و راهنمایی‌های را در مورد ماموریت‌های فضایی انجام می‌دهد، به دنبال انجام بررسی‌های بیشتر هستند. این پژوهشگران می‌گویند که اکنون زمان مهمی است، چرا که صنعت فضایی خصوصی در مراحل اولیه‌ی یک انقلاب قرار دارد. در حال حاضر تعداد پرتاب‌ها در هر سال نسبتا کم است، به طور متوسط حدود ۸۰ تا ۹۰ پرتاب،  بنابراین تاثیر صنعت هوافضا روی جو زمین چندان نگران‌کننده نیست.

پرتاب موشک فالکون ۹ از پایگاه نیروی هوایی کیپ کاناورال، فلوریدا

اما در پژوهش جدیدی که دو ماه قبل منتشر شد، راس و همکارش، جیم ودا، این بحث را مطرح کردند که با افزایش پرتاب‌ها، سیاست‌گذاران باید آگاهی لازم در مورد آسیب‌های این وسایل نقلیه‌ی فضایی را به‌دست بیاورند و قوانینی مرتبط به آن وضع کنند.

ودا، تحلیل‌گیر ارشد سیاست‌گذاری شرکت Aerospace است، گفت:

اکنون نیاز به بررسی‌های بیشتری در این زمینه داریم تا بدانیم چه موادی و به چه میزانی در جو زمین منتشر می‌شوند. بنابراین، وقتی بحث آسیب‌های زیست محیطی موشک‌ها شروع شود، ما اطلاعات خوبی در اختیار خواهیم داشت تا توضیحات قانع‌کننده‌ای ارائه دهیم.

تاکنون پژوهش‌هایی که در این زمینه انجام شده، عمدتا به‌وسیله‌ی آزمایش‌های آزمایشگاهی، شبیه‌سازی‌ها و برخی تشخیص‌های مستقیم از موشک‌ها صورت گرفته است. در اوایل قرن حاضر، چندین هواپیمای ارتفاع بالا که به سنسورهایی مجهز شده بودند، دنباله‌های خروجی شاتل فضایی ناسا و وسایل نقلیه‌ی فضایی دیگر را بررسی کردند.

همه‌ی موشک‌ها چنین خروجی‌های مضری تولید می‌کنند، اما برخی وسایل نقلیه‌ی فضایی، خروجی‌های مضر بیشتری تولید می‌کنند. موشک‌هایی که از سوخت‌های جامد استفاده می‌کنند، مقادیر بیشتری اکسید آلومینیوم تولید می‌کنند، اکسید آلومینیوم، ترکیبی از آلومینیوم و اکسیژن به رنگ سفید و بازتابنده‌ی نور خورشید است. اما خوشبختانه، اکثر موشک‌های مداری از سوخت جامد استفاده نمی‌کنند، هر چند برخی از شرکت‌ها مانند اتحادیه پرتاب فضایی آمریکا (ULA)، بوسترهای سوخت جامد را به موشک‌های خود اضافه می‌کنند تا نیروی تراست آن‌ها را افزایش دهند. در عین حال، اکثر موشک‌ها از جمله اطلس ۵ و فالکون ۹ از کروزن مایع استفاده می‌کنند. کروزن یا نفت سفید، نوع نفت تصفیه‌شده است که مقادیر زیادی ذرات دود تیره که به آن کربن سیاه هم می‌گویند تولید می‌کنند.

به‌گفته‌ی راس، دی‌اکسید آلومینیوم و کربن سیاه تولیدشده به‌وسیله‌ی موشک‌ها، می‌تواند در حدود ۳ تا ۵ سال در استراتوسفر باقی بماند و با انباشته شدن در جو زمین، تاثیرات مخربی روی هوا خواهند گذاشت. کربن سیاه، لایه‌ی نازکی پدید می‌آورد که نور خورشید را جذب می‌کند. راس می گوید که این لایه همچون یک چتر نازک و تیره عمل می‌کند.

این رویداد ممکن است به خنک‌تر شدن هوا در لایه‌های پایین جو کمک کند، اما انرژی خورشید، از بین نمی‌رود؛ این انرژی در استراتوسفر انباشته می‌شود و این لایه‌ی جو را گرم می‌کند. این گرم شدن در نهایت منجر به واکنش‌های شیمیایی می شود که می‌تواند منجر به تخریب لایه اوزون شود.

ذرات دی‌اکسید آلومینیوم که دارای خاصیت بازتابنده هستند، به‌روشی دیگر روی لایه اوزون تاثیر می‌گذارند. در حالی که دوده همچون یک چتر تیره عمل می‌کند، دی‌اکسید آلومینیوم به‌مانند یک چتر سفید عمل می‌کند، نور خورشید را به فضا باز می‌تاباند. راس می‌گوید که واکنش‌های شیمیایی که در این ذرات سفید رخ می‌دهد، به لایه اوزون آسیب می‌رساند.

درواقع، برخی دانشمندان پیشنهاد کرده‌اند که از کربن سیاه و دی‌اکسید آلومینیوم، به‌عنوان عوامل ژئو مهندسی یا ابزارهایی برای خنک کردن هوای کره زمین استفاده شود. در فرایند ژئو مهندسی، ذرات بازتابنده‌ی نور خورشید که به استراتوسفر فرستاده می‌شوند، پرتوهای خورشیدی را به فضا بازمی‌تابانند و زمین را خنک‌تر نگه‌ می‌دارند. این فرایند به‌طور طبیعی در زمان فوران‌های آتشفشانی رخ می‌دهد که در آن، با بازتاب ذرات نور خورشید، اثر خنک‌کننده‌ای روی سیاره گذاشته می‌شود. اما چنین مداخلاتی می‌تواند، عواقب ناخواسته‌ای داشته باشد.

ذراتی که در خلال فرایند ژئو مهندسی به جو زمین فرستاده شده‌اند، ممکن است با جریان‌های جتی (تند بادهایی که در جریان‌های باریک جو وجود دارند) برخورد کنند و منجر به خشکسالی یا طوفان‌های گرمسیری شوند. به‌همین دلیل است که بسیاری از دانشمندان، از طرح ژئو مهندسی برای مقابله با تغییرات اقلیمی انتقاد کرده‌اند.

اما با وجود نگرانی دانشمندان، موشک‌ها به انتشار این ذرات مخرب در جو ادامه می‌دهند و با تخریب لایه‌ی اوزون، پرتوهای مضر خورشیدی بیشتری به زمین می‌رسد که می‌توانند منجر به انواع سرطان و آب مروارید شوند.

راس می‌گوید:

موضوع دیگر اینکه باید بفهمیم که حفاظت از لایه اوزون یک ضرورت بین‌المللی است.

اشاره‌ی راس به برخی توافق‌نامه‌های بین‌المللی از جمله پروتکل ۱۹۸۷ مونترال است که امضا کنندگان این معاهده پذیرفتند که به تدریج مواد مخرب لایه اوزون را حذف کنند. بر اساس تخمین‌های راس، هم‌اکنون موشك‌هایی كه در سراسر جهان پرتاب می‌شوند، سالانه ۱۰ گیگاگرم یا ۱۱ هزار تن کربن سیاه و ذرات دی‌اکسید آلومینیوم را وارد جو می‌كنند. اما مطمئنا این میزان به‌تدریج بالا خواهد رفت. شرکت خصوصی اسپیس ایکس، اعلام کرده است که پرتاب‌های خود را افزایش خواهد داد و شرکت‌های متعدد دیگری هم هستند که به زودی شروع به پرتاب موشک‌های بیشتری خواهند کرد.

اما تاثیر این فعالیت‌ها روی جو، کاملا نامشخص است. به‌همین دلیل است که راس و ودا پیشنهاد کرده‌اند که سازمان‌های دولتی و دانشگاه‌ها روی مجموعه‌های از پژوهش‌ها سرمایه‌گذاری کنند تا دانشمندان بتوانند، اطلاعات بیشتری درباره‌ی ذرات و گازهای خروجی موشک‌ها و دیگر وسایل نقلیه‌ی هوایی و فضایی به دست بیاورند.

ودا می‌گوید:

قابل پیش‌بینی است که شاهد افزایش قابل‌توجهی تعداد پرتاب‌ها خواهیم بود. هم‌اکنون ماهواره‌های زیادی در مدار پایین زمین مستقر شده‌اند و در آینده، کشورهای بیشتری در فعالیت‌های فضایی دخیل می‌شوند. تاکنون، موشک‌ها مقادیر ناچیزی از میزان کل انتشار گازهای گلخانه‌ای را بر عهده داشته‌اند، اما با شتاب گرفتن این رویه، دیگر اینطور نخواهد بود.

ودا و راس معتقدند که باید قبل از مواجه با عواقب وخیم‌تر، با مسئله‌ی آلودگی ناشی از فعالیت‌ موشک‌ها مقابله کرد. راس موضوع آلودگی‌ موشک‌ها را با مشکل زباله‌های فضایی مقایسه می‌کند. در روزهای ابتدایی پروازهای فضایی، توجه کمی به این مسئله شد. اما، به تدریج دانشمندان دریافتند که زباله‌های فضایی می‌توانند در فضا انباشته شوند و حتی به هم برخورد کنند و روزی، مدار پایین زمین را غیر قابل استفاده کنند. به این جهت، اکنون مقرراتی برای مقابله با افزایش زباله‌های فضایی تصویب شده، هرچند بسیاری از زباله‌های فضایی؛ قبل از تصویب چنین قوانینی به فضا فرستاده شده‌اند.

پژوهشگران امیدوارند که آمادگی بیشتری برای مقابله با مسئله‌ی آلودگی ناشی از موشک‌ها به دست بیاورند، آن‌ها می‌خواهند بررسی‌های لازم را انجام دهند تا برای گرفتن تصمیمات درست و وضع قوانین مرتبط در آینده آماده باشند.

راس می‌گوید:

در آینده نقطه‌ اوجی وجود خواهند داشت که همه می‌خواهند این فعالیت‌ها را متوقف کنند، ما می‌خواهیم قبل از اینکه این نقطه اوج رخ دهد، پیشگیری‌های لازم را انجام دهیم.