Новое исследование предполагает, что распространение мегаспутниковых группировок может способствовать загрязнению атмосферы, помимо уже вызывающей беспокойство проблемы космического мусора. Исследование подчеркивает потенциальный ущерб атмосфере Земли от возвращающихся космических аппаратов и ступеней ракет, а также повышенный риск воздействия космических отходов на планету.
Согласно препринту исследования на ArXiv, возвращающиеся космические аппараты выбрасывают значительное количество материала в мезосферу и нижнюю термосферу, что потенциально ослабляет озоновый слой Земли. Ожидая экспертной оценки, это исследование дополняет растущий объем академических исследований экологических последствий усиления космической деятельности. В исследовании проводится различие между «космическими отходами», определяемыми как поступающий искусственный материал и его воздействие на атмосферу Земли, и находящимся на орбите космическим мусором.
Исследование, проведенное учеными из Technische Universität Braunschweig, показывает, что повторно входящие в атмосферу "переходные металлы", такие как титан и медь, обычно используемые в космических аппаратах и ступенях ракет, могут вызвать "долгосрочные неблагоприятные последствия для атмосферы, такие как истощение озонового слоя, радиационные эффекты и изменения в образовании облаков, если не будут приняты меры". В статье также отмечается использование нержавеющих сталей и алюминия в космическом оборудовании, и ученые предлагают провести дальнейшее изучение потенциального воздействия алюминия.
Leonard Schulz, исследователь из Technische Universität Braunschweig, подчеркнул необходимость понимания масштаба проблемы, включая выявление космических отходов, которые выживают при повторном входе в атмосферу и воздействуют на Землю. "Увеличение количества материала, выбрасываемого в атмосферу Земли, действительно беспрецедентно", - сказал Schulz SpaceNews. "Сейчас мы видим первые последствия новой эры в космической деятельности, эры больших спутниковых группировок. Исследования должны быть действительно сосредоточены на возможных последствиях, которые эти вещества могут оказать на озоновый слой", - сказал он.
Schulz отметил, что связанные с этим риски существенны, несмотря на необходимость дальнейшего изучения. Исследование показывает, что приток "космических отходов" увеличился более чем вдвое в период с 2020 по 2024 год, в основном за счет материалов с космических аппаратов. Экологическое воздействие возвращающихся космических аппаратов в настоящее время превосходит воздействие метеоритов. "Это показывает, что наступление эпохи больших спутниковых группировок является движущим фактором увеличения количества космических отходов, возвращающихся в атмосферу", - говорится в статье. "Допускать продолжение этого неконтролируемого эксперимента над нашей атмосферой нецелесообразно", - сказал Schulz. "Мы должны работать над уменьшением массы, поступающей в атмосферу, сохраняя при этом возможность продолжать использование и исследование космоса.
Schulz выступает за сотрудничество между учеными и промышленностью для достижения этих целей, заявляя: "Первый шаг - это обмен данными, например, о составе космических аппаратов. Хотя некоторые представители промышленности очень помогли нам, поделившись такими данными, многие не желают этого делать".
Schulz также участвовал в отдельном исследовании, проведенном Robin Wing из Leibniz Institute of Atmospheric Physics, изучавшем неконтролируемый вход в атмосферу верхней ступени SpaceX Falcon 9. Это исследование было сосредоточено на загрязнении, возникшем в результате повторного входа в атмосферу, отслеживая шлейф паров лития после того, как ступень разрушилась над Центральной Европой. Исследователи обнаружили "убедительные доказательства", связывающие литиевый шлейф с событием Falcon 9, что подтверждает опасения, что космическое движение может загрязнять верхние слои атмосферы. "Этот вывод подтверждает растущие опасения, что космическое движение может загрязнять верхние слои атмосферы способами, которые еще не до конца изучены", - заключили Wing и его соавторы в статье. "Продолжающийся рост запусков и возвращений спутников может привести к кумулятивным эффектам, с последствиями для долгосрочного состава атмосферы и климатических взаимодействий".
Команда Wing в настоящее время разрабатывает новую многометаллическую лидарную систему для отслеживания различных элементов в мезосфере. "Мы надеемся, что, проводя долгосрочные наблюдения за соотношением лития и натрия, мы сможем определить, какое влияние оказывает возвращающийся космический мусор на атмосферу". Лидар также позволит проводить систематическое изучение других металлов, включая медь, титан и алюминий, потенциально связанных с космической отраслью.
Wing признал трудность в окончательной оценке последствий для планеты: "Проще говоря, мы еще недостаточно знаем. Необходимо гораздо больше исследований. Однако я бы сказал, что существует реальная обеспокоенность по поводу химии средней атмосферы", - сказал Wing, - "особенно озонового слоя, с введением такого количества материалов и элементов, которые не встречаются в атмосфере естественным образом". Он также подчеркнул воздействие ракетных выхлопов на атмосферу. "Впрыск водяного пара, топлива, мусора и других элементов, связанных с ракетными запусками, может стать серьезной проблемой, если нынешние тенденции запусков сохранятся", - сказал Wing.