
2011 年,Richard Branson 在 VSS Enterprise 旁边。图片来源:Jared Ortega/Shutterstock.com
维珍集团创始人理查德·布兰森爵士和亚马逊前首席执行官杰夫·贝佐斯之间争夺游客进入太空的商业竞赛正在升温。 7 月 11 日星期日,布兰森驾驶他的飞行器上升 80 公里到达太空边缘维珍银河 VSS Unity太空飞机。贝索斯的蓝色起源自主火箭预计将于 7 月 20 日推出,恰逢阿波罗 11 号登月周年纪念日。
尽管贝索斯最终输给了布兰森,但他将达到更高的高度(约120公里)。这次发射将向非常富有的游客展示他的产品:真正到达外太空的机会。这两个旅游套餐都将为乘客提供十分钟的零重力嬉戏,并从太空一睹地球的风采。埃隆·马斯克 (Elon Musk) 的 SpaceX 也不甘示弱,将提供四到五天的飞行时间。轨道旅行将于 2021 年晚些时候推出载人龙飞船太空舱。
太空旅游业可能对环境造成什么后果?贝索斯夸耀他的蓝色起源火箭更环保比布兰森的 VSS Unity 更好。蓝色引擎 3 (BE-3) 将发射贝佐斯、他的兄弟和两名客人使用液氢和液氧推进剂进入太空。使用VSS Unity混合推进剂由固体碳基燃料、羟基封端聚丁二烯(HTPB)和液体氧化剂一氧化二氮(笑气)组成。 SpaceX 猎鹰系列可重复使用火箭将使用液态煤油和液氧将载人龙飞船送入轨道。
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燃烧这些推进剂提供了将火箭发射到太空所需的能量,同时也会产生温室气体和空气污染物。 BE-3 推进剂燃烧会产生大量水蒸气,而 VSS Unity 和 Falcon 燃料的燃烧会产生二氧化碳、烟灰和一些水蒸气。 VSS Unity 使用的氮基氧化剂还会产生氮氧化物,这种化合物会导致地球附近的空气污染。
大致三分之二推进剂废气被释放到平流层(12公里至50公里)和平流层(50公里至85公里),在那里可以持续至少两到三年。发射和返回过程中的极高温度(当返回的飞行器的防护隔热罩烧毁时)也会将空气中的稳定氮气转化为活性氮氧化物。
这些气体和颗粒对大气有许多负面影响。在平流层中,氮氧化物和水蒸气分解形成的化学物质将臭氧转化为氧气,消耗了保护地球生命免受有害紫外线辐射的臭氧层。水蒸气还会产生平流层云,为这种反应以比其他情况更快的速度发生提供表面。
太空旅游与气候变化
二氧化碳和烟尘的废气排放将热量滞留在大气中,导致全球变暖。由于排放的水蒸气形成的云将入射的阳光反射回太空,大气也会变冷。臭氧层耗尽也会吸收更少的入射阳光,从而减少平流层的热量。
弄清楚火箭发射对大气层的总体影响需要详细的建模,以解释这些复杂的过程以及这些污染物在高层大气中的持久性。同样重要的是清楚地了解太空旅游产业将如何发展。
维珍银河预计将提供每年 400 次航天飞行属于少数能负担得起的特权阶层。蓝色起源和 SpaceX 尚未宣布他们的计划。但从全球范围来看,火箭发射次数不需要比目前增加太多每年演出100场左右引起有害影响与其他来源竞争,如消耗臭氧层的氯氟烃 (CFC) 和飞机上的二氧化碳。
在发射过程中,火箭排放的氮氧化物比火箭多四到十倍。德拉克斯同期英国最大的火力发电厂。太空飞行中大约四名游客的二氧化碳排放量将比正常飞行时多出 50 至 100 倍一到三吨长途航班上的每位乘客。
为了让国际监管机构跟上这个新兴行业并适当控制其污染,科学家需要更好地了解这些亿万富翁宇航员将对地球大气层产生的影响。