گردشگری فضایی، رویایی برای نابودی زمین
خراسان رضوی زمانی که میلیاردرهایی مانند ریچارد برانسون و جف بزوس سوار بر وسایل نقلیه گردشگری زیرمداری شرکت های شان به فضا اوج گرفتند، خیلی از جهانیان برای آنان کف زدند اما این رویداد برای تعدادی از دانشمندان نقطه عطف چیزی غیر از یک دستاورد فنی بود. این پروازها که بعد از سال ها تاخیر و با وجود شکست های قابل توجه به دست آمد، شروع بالقوه دوره ای بود که مدت ها در انتظار آن بودیم؛ یعنی اینکه موشک ها را در لایه های فوقانی نسبتا بکر جو بسیار بالاتر از امروز مشاهده نماییم.
بر اساس مطالعه جدیدی که توسط کالج دانشگاهی بریتانیا(UCL) انجام شده، مشخص شد صنعت عظیم گردشگری فضایی ممکنست تاثیر آب وهوایی بیشتری نسبت به صنعت هوانوردی بوجود آورد و در صورت کنترل نشدن ترمیم لایه محافظ ازن را خنثی کند.
محققان دانشگاه کمبریج و موسسه فناوری ماساچوست(MIT) که نتایج تحقیق آنان در نشریه Earth's Future پخش شده، از یک مدل سه بعدی جهت بررسی تاثیر پرتاب موشک و ورود مجدد آن در سال ۲۰۱۹ و تاثیر سناریوهای گردشگری فضایی پیش بینی شده میلیاردرهای مشهور فعلی استفاده کردند.
این گروه دریافت که ذرات کربن سیاه(دوده) ساطع شده توسط موشک ها حدودا ۵۰۰ برابر بیش از سایر منابع دوده(سطح و هواپیما) در حفظ گرما در جو موثر است و منجر به افزایش تاثیرات جوی می شود.
علاوه بر این نتایج این مطالعه نشان داد هم اکنون نابودی کل ازن به علت فعالیت موشک ها اندک است اما روندهای رشد فعلی در گردشگری فضایی نشان دهنده ظرفیت تخریب لایه ازن بالایی استراتوسفر در قطب شمال در بهار است؛ بدین سبب که آلاینده های موشک های سوخت جامد گرمایش مجدد فضاپیماهای بازگشتی و زباله ها خصوصاً برای ازن استراتوسفر مضر است.
دکتر الویز مارایس، یکی از پژوهشگران این تحقیق، اظهار داشت: پرتاب موشک بطور معمول با گازهای گلخانه ای و انتشار آلاینده های هوا از صنعت هواپیما مقایسه می شود و ما در کار خود نشان دادیم که این قیاس اشتباه است.
ذرات دوده ناشی از پرتاب موشک تاثیرات آب وهوایی بسیار بیشتری نسبت به هواپیماها و دیگر منابع زمینی دارد؛ بدین سبب برای تاثیر مشابه نیازی به پرتاب موشک به اندازه پروازهای بین المللی نیست. آنچه ما حالا واقعا به آن نیاز داریم، بحث در مورد بهترین راهبرد برای تنظیم این صنعت است که به سرعت به رشد خود ادامه می دهد.
برای محاسبه این یافته ها پژوهشگران اطلاعاتی در مورد مواد شیمیایی از تمام ۱۰۳ پرتاب موشک در سال ۲۰۱۹ از سراسر جهان و همین طور داده هایی در مورد موشک های قابل استفاده مجدد و ورود مجدد زباله های فضایی جمع آوری کردند.
آنان همین طور به اظهارات اخیر کارآفرینان گردشگری فضایی ویرجین گلکتیک(Virgin Galactic)، بلو اوریجین(Blue Origin) و اسپیس ایکس(SpaceX) در خصوص پیشنهادات سالانه حداقل پرتاب روزانه توسط ویرجین گلکتیک برای ساختن سناریویی از صنعت توریسم فضایی مهیب آینده توجه کردند؛ سپس این داده ها در یک مدل شیمی اتمسفر سه بعدی گنجانده شد تا تاثیر آن بر اقلیم و لایه ازن بررسی شود.
این گروه نشان داد گرمایش حاصل از فعالیت یک دهه موشک های معاصر با سوخت نفت سفید به میزان ۳.۹ مگاوات متر مربع است؛ در صورتیکه این میزان بیش از ۲ برابر(۷.۹ مگاوات متر مربع) تنها بعد از سه سال پرتاب موشک های گردشگری فضایی به علت استفاده از نفت سفید توسط اسپیس ایکس و سوخت های لاستیک مصنوعی هیبریدی توسط ویرجین گلکتیک افزایش می یابد.
محققان می گویند این مساله نگرانی خاصی به وجود آورده برای اینکه وقتی ذرات دوده مستقیما به اتمسفر فوقانی تزریق می شود، تاثیر بسیار بیشتری(یعنی به میزان ۵۰۰ برابر کارآمدتر در حفظ گرما) بر آب وهوا نسبت به سایر منابع دوده دارد.
این گروه دریافت تحت یک سناریوی پرتاب موشک های گردشگری فضایی روزانه یا هفتگی تاثیر بر لایه ازن استراتوسفر تهدیدی برای تضعیف بهبود تجربه شده بعد از اجرای موفقیت آمیز پروتکل مونترال است.
پروتکل مونترال در سال ۱۹۸۷ به تصویب رسید و برای ممنوعیت جهانی موادی است که لایه ازن را تخریب می کند و یکی از موفق ترین مداخلات بین المللی در حوزه سیاست زیست محیطی در نظر گرفته می شود.
دکتر رابرت رایان، یکی از پژوهشگران این تحقیق، اظهار داشت: تنها قسمتی از اتمسفر که بازیابی ازن قوی بعد از پروتکل مونترال را نشان می دهد، استراتوسفر فوقانی است و دقیقا همان جایی است که تاثیر انتشار موشک ها شدیدترین ضربه را وارد میکند. ما انتظار نداشتیم که چنین تغییرات عظیمی را ببینیم که پیشرفت بازیابی ازن را تهدید می کند.
پروازهای اسپیس شیپ تو(SpaceShipTwo) وسیله نقلیه فضایی ویرجین گلکتیک برانسون ازطریق یک موتور هیبریدی نیرو می گیرد که لاستیک را می سوزاند و ابری از دوده را پشت سر می گذارد.
فیلیپو ماگی، دانشیار مهندسی هوافضا در دانشگاه پلی تکنیک میلان ایتالیا که در حوزه فناوری های پیشران موشک تحقیق کرده و قسمتی از این گروه تحقیقاتی بود، با چندین سال فعالیت در این عرصه می گوید: موتورهای هیبریدی می تواند از انواع مختلفی از سوخت استفاده نماید اما همیشه دوده زیادی تولید می کند.
وی قبل از این تحلیل و بررسی گسترده ای از انتشار موتور موشک هیبریدی ارائه کرد که این موتورها مانند یک شمع کار می کند و پروسه سوختن آن شرایطی را بوجود می آورد که برای تولید دوده مطلوب است.
به گفته دالاس کاسابوسکی، تحلیلگر اصلی در موسسه مشاوره فضایی نورثرن اسکای(Northern Sky)، یک پرواز گردشگری فضایی زیرمداری ویرجین گلکتیک که حدود یک ساعت و نیم طول می کشد، می تواند به اندازه یک پرواز ۱۰ ساعته در اقیانوس اطلس آلودگی بوجود آورد. تعدادی از دانشمندان باتوجه به جاه طلبی های ویرجین گلکتیک برای پرواز گردشگران به فضا به میزان چندین مرتبه در روز این مساله را نگران کننده می دانند.
کاسابوسکی می گوید: حتی اگر بازار گردشگری زیرمداری با کسری از تعداد پرتاب ها در مقایسه با بقیه صنعت توریسم راه اندازی شود، هر یک از پروازهای آن سهم بسیار بیشتری دارد و این می تواند مشکل ساز باشد.
البته موشک های ویرجین گالاکتیک تنها مقصر نیستند. ماگی اظهار نمود که تمام موتورهای موشکی که سوخت هیدروکربنی می سوزاند، دوده تولید می کند. موتورهای موشک سوخت جامد مانند موتورهایی که در گذشته در تقویت کننده های شاتل فضایی ناسا استفاده می شد، ترکیبات فلزی را می سوزاند و ذرات اکسید آلومینیوم را همراه با اسید هیدروکلریک منتشر می کند که هر ۲ اثر مخربی بر جو دارند.
از طرف دیگر موتور BE-۳ که وسیله نقلیه زیرمداری جدید اوریجین بلو را نیرو می دهد، هیدروژن مایع و اکسیژن مایع را برای ایجاد نیروی رانش ترکیب می کند. کارشناسان می گویند BE-۳ در مقایسه با سایر موتورهای موشک آلاینده بزرگی نیست و عمدتاً آب همراه با برخی محصولات احتراق جزئی منتشر می کند.
برای کارن روزنلوف، دانشمند ارشد در لابراتوار علوم شیمی در اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده(NOAA)، بزرگترین مشکل این است که موشک ها لایه های بالاتر جو را آلوده می کند؛ استراتوسفر که از ارتفاع حدود ۶.۲ مایلی(۱۰ کیلومتری) آغاز می شود و مزوسفر که از ۳۱ مایل(۵۰ کیلومتری) به سمت بالاست.
روزنلوف اظهار داشت: شما بطور معمول آلاینده ها را در مکان هایی که منتشر نمی کنید، منتشر می شود. ما واقعا باید درک نماییم، اگر این موارد را افزایش دهیم، لطمه احتمالی آن چقدر است.
به گفته مارتین راس، دانشمند جوی در شرکت هوافضا که اغلب با روزنلوف همکاری دارد، تا حالا تاثیر پرتاب موشک بر جو ناچیز بوده اما فقط بدین سبب است که راه اندازی چنین موشک هایی زیاد نبوده است.
راس اظهار نمود: میزان سوختی که هم اکنون توسط صنعت فضایی سوزانده می شود، کمتر از یک درصد سوختی است که توسط هوانوردی می سوزد؛ بدین سبب تحقیقات زیادی در این مورد انجام نشده است؛ بنابراین باید در مورد این مساله جزییات بیشتری را فراگیریم.
کاسابوسکی اظهار داشت: طی دهه آینده پروازهای گردشگری سر به فلک می کشد و شاید این تعداد از ۱۰ پرواز سالانه در آینده نزدیک به ۳۶۰ پرواز در سال تا سال ۲۰۳۰ افزایش یابد. این تخمین هنوز بسیار کمتر از نرخ رشدی است که شرکت های گردشگری فضایی مانند ویرجین گلکتیک و بلو اوریجین برای خود پیش بینی می کنند.
وی تصریح کرد: تقاضا برای گردشگری زیرمداری بسیار زیاد است. این شرکتها حدودا مشتریانی دارند و تمایل دارند که این تعداد افزایش یابد. در نهایت آنها می خواهند چندین بار در روز درست مانند هواپیماهای فعلی پرواز کنند.
همچنین انتظار می رود میزان پرتاب موشک هایی که ماهواره ها را به مدار می فرستند نیز افزایش یابد اما کاسابوسکی ظرفیت بیشتری برای رشد در گردشگری فضایی می بیند.
کاسابوسکی در ادامه اضافه کرد: این مانند تفاوت بین پرواز باری و مسافربری است؛ مسافران بسیار بیشتری به دنبال پرواز هستند.
به گفته راس مشکل این است که جامعه علمی هیچ ایده و اطلاعات کافی برای تعیین این که پرتاب موشک در چه مقطعی تاثیر قابل اندازه گیری بر آب وهوای سیاره خواهد داشت را ندارد. در چنین زمانی استراتوسفر درحال تغییر است برای اینکه تعداد موشک های پرتاب شده بطور پنهانی افزایش می یابد.
راس می گوید: تاثیر این ذرات تولید شده توسط موشک به خوبی درک نشده است. عدم قطعیت زیاد است و ما باید آنرا محدود و پیش بینی نماییم که چگونه فضا ممکنست بر جو زمین تاثیر بگذارد.
تاکنون تنها اندازه گیری مستقیم تاثیرات پرتاب موشک بر فرآیندهای شیمیایی در جو از دوران پرتاب شاتل های فضایی است. در دهه ۱۹۹۰ زمانی که جهان برای نجات لایه ازن لطمه دیده دور هم جمع می شد، ناسا لابراتوار علوم شیمی در اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده و نیروی هوایی ایالات متحده کمپینی را تشکیل دادند که به بررسی اثرات انتشارات ناشی از تقویت کننده های سوخت جامد شاتل فضایی بر ازن در استراتوسفر پرداخت.
راس اظهار داشت: در دهه ۱۹۹۰ نگرانی های قابل توجهی در مورد کلر موتورهای موشک جامد وجود داشت. کلر عاملی با تاثیر بد برای ازن در استراتوسفر است و مدل هایی وجود داشت که نشان می داد تقلیل لایه ازن با موتورهای موشک جامد بسیار قابل توجه است.
دانشمندان از هواپیمای WB ۵۷ ناسا در ارتفاع بالا برای پرواز از میان ستون های تولید شده توسط موشک های شاتل فضایی در فلوریدا استفاده کردند. آنان با رسیدن به ارتفاعات تا ۶۰هزار پا(۱۹ کیلومتر) قادر به اندازه گیری واکنش های شیمیایی در استراتوسفر پایینی درست بعد از عبور موشک ها بودند.
دیوید فاهی، مدیر لابراتوار علوم شیمی در اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده و رهبر این تحقیق، اظهار داشت: یکی از سوالات اساسی این بود که چه مقدار کلر در این موتورهای سوخت جامد و به چه شکل ایجاد می شود. ما چندین مرتبه آنرا اندازه گیری و سپس نتایج را تحلیل و بررسی کردیم. در آن زمان پرتاب های شاتل فضایی کافی برای ایجاد تفاوت در سطح جهانی وجود نداشت اما در سطح محلی توانستیم دریابیم که توده پراکنده به جا مانده از موشک می تواند لایه ازن را تخریب کند.
شاتل فضایی ۱۰ سال پیش بازنشسته شد اما موشک هایی که مواد مخرب ازن تولید می کند، همچنان انسان ها و ماهواره ها را به فضا می فرستد.
در واقع در سال ۲۰۱۸ سازمان جهانی هواشناسی در آخرین ارزیابی علمی خود از تخریب لایه ازن که هر چهار سال یک دفعه منتشر می شود، موشک ها را به عنوان یک نگرانی بالقوه برای آینده در نظر گرفت. این سازمان خواهان انجام تحقیقات بیشتری در این حوزه شد برای اینکه انتظار می رود تعداد پرتاب ها افزایش یابد.
تیم روزنلوف با استفاده از سوپر کامپیوتر های قدرتمند اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده تاثیرات گسترده تر مواد ساخت بشر را در لایه های بالاتر جو مطالعه می کند. یعنی تاثیر تغییرات جزئی در شیمی هوا در ده ها مایل بالاتر از زمین بر اقلیم و الگوهای آب وهوایی روی زمین را مورد ارزیابی قرار می دهد. برای آنان کربن سیاه یا دوده انتشار یافته از موشک هایی که سوخت های هیدروکربنی را می سوزانند، نگران کننده است.
روزنلوف توضیح داد مشکل دوده این است که نور فرابنفش را جذب می کند؛ به این معنا که می تواند استراتوسفر را گرم کند. وقتی آغاز به گرم کردن استراتوسفر، لایه بالای تروپوسفر(نزدیکترین لایه به زمین)، می کنید، حرکت در استراتوسفر را تغییر می دهید. شما درحال تغییر انتقال انرژی هستید و این می تواند در حقیقت بر آنچه روی زمین اتفاق می افتد، تاثیر بگذارد.
وی تصریح کرد: خیلی از ذرات تولید شده توسط برخی موشک ها به علت تاثیرات احتمالی که می تواند بر آب وهوای جهانی در حوزه های مختلف داشته باشد، همچون مهندسی زمین و دستکاری عمدی جو با هدف توقف یا کاهش گرمایش جهانی مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است.
روزنلوف در تحقیق جدید خود از همان سوپر کامپیوتر های قدرتمند اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده برای مدل سازی چیزی که دانشمندان آنرا مداخله اقلیمی می نامند نیز استفاده نمود. این گروه به اثرات آب وهوایی ناشی از پراکندگی ذرات دی اکسید گوگرد که به بازتاب نور به دور از زمین، در ترکیب با دوده(که همین طور قسمتی از انتشار موشک است) در استراتوسفر پایینی رخ می دهد، علاقمند بود. دوده انرژی نور خورشید را جذب می کند و ذرات آئروسل دی اکسید گوگرد را با گرم کردن هوای اطراف به ارتفاع بالاتر می راند. در ارتفاع بالاتر دی اکسید گوگرد می تواند کار خنک کننده آب وهوا را شروع کند. این آزمایش مدل سازی کرد که وقتی ۱.۱ میلیون تن دی اکسید گوگرد منعکس کننده نور خورشید مخلوط با ۱۱ هزار تن کربن سیاه در تروپوسفر فوقانی توسط هواپیما طی یک دوره ۱۰ روزه آزاد می شود، چه اتفاقی می افتد.
این مطالعه هیچ اثر منفی قابل توجهی بر آب وهوا روی زمین نیافت. با اینحال این نتایج نگرانی روزنلوف در مورد خطرات احتمالی در رابطه با تعداد فزاینده پرتاب موشک را برطرف نمی کند.
وی بیان کرد: میزان کربن سیاه در آزمایش ژئومهندسی که ما انجام دادیم، به اندازه مواد این موشک ها بالا نیست. مشکل این است که هر چه بالاتر بروید، این مواد بیشتر دوام می آورد. هیچیک از این موشک ها ایده آل نیستند برای اینکه هر کدام از آنها در مکان هایی که هم اکنون گرمایش نداریم، گرمایش تولید می کنند.
به گفته ماگی ذرات دوده تولید شده توسط موتورهای موشک هیبریدی بسیار کوچک و سبک است. در حقیقت زمانی که وی و همکارانش اهتمام کردند خروجی دوده موتورهای موشک هیبریدی را در لابراتوار اندازه گیری کنند، به علت اندازه کوچک ذرات نتوانستند با اطمینان این کار را با دقت انجام دهند.
وی اظهار نمود: ما توانستیم خروجی ذرات را از موتورهای موشک جامد اندازه گیری نماییم. اندازه آن حدودا یک میکرون است و تعداد زیادی از آن وجود دارد اما به علت بزرگ بودن این ذرات سریعتر به زمین می افتد. در موتورهای موشک هیبریدی ما قادر به جمع آوری دوده نبودیم برای اینکه اندازه آن چند نانومتر است.
ماگی نگران است این ذرات برای همیشه در استراتوسفر باقی بماند.
او می گوید: اندازه آن به اندازه کربن انتشار یافته از هواپیماهاست و می دانیم که لایه ای از کربن در اتمسفر در سطح پرواز هواپیماها وجود دارد که در آنجا می ماند و به احتمال زیاد ذرات ناشی از موتورهای موشک نیز همین کار را می کنند.
تجمع این ذرات در طول سال ها و دهه ها چیزی است که دانشمندان را نگران کرده است. همانطور که بحران آب وهوایی فعلی با افزایش میزان کربن آزاد شده در اتمسفر نسبتا آهسته شروع شد، آلودگی در استراتوسفر ممکنست تنها چند سال بعد شروع به ایجاد لطمه کند.
روزنلوف اضافه کرد: در طولانی مدت تزریق آلاینده ها به استراتوسفر می تواند جریان جت قطبی الگوهای طوفان زمستانی را تغییر دهد یا بر میانگین بارندگی تاثیر بگذارد.
وی اضافه کرد: ممکنست میزان بارندگی از ۲۵ اینچ(۶۴ سانتی متر) در سال به ۲۰ اینچ(۵۱ سانتی متر) در سال در بعضی مکان ها برسد که شاید آنقدرها هم مهم به نظر نرسد؛ مگر این که کشاورزی باشید که اهتمام کنید گندم خودرا همانجا بکارید و یک تغییر کوچک در بارندگی می تواند بر عملکرد محصول شما تاثیر بگذارد.
به همین دلیل فاهی می گوید: خیلی مهم است که کار علمی برای ارزیابی خطرات آینده از اکنون شروع شود.
وی اشاره کرد: این شکاف اساسی وجود دارد که ما فقط اعداد را نداریم، بدین سبب که علم محدود است و این کمبود اطلاعات وجود دارد. ما احساس می نماییم این قسمتی از مسئولیت ما در اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده است که تاثیر کارهای انسانی بر استراتوسفر را ارزیابی نماییم. موشک ها منبع اصلی و منحصربه فرد آلودگی استراتوسفر است. همین طور فرکانس پرتاب درحال افزایش و اثرات درحال انباشته شدن است.
هنوز چیزهای زیادی در مورد تاثیر پرتاب موشک و انتشار مجدد گازهای گلخانه ای بر جو وجود دارد؛ خصوصاً اندازه آینده این صنعت، انواع و محصولات جانبی سوخت های جدید مانند متان مایع و زیستی سوخت های مشتق شده است. این مطالعه به ما اجازه می دهد با چشمان باز نسبت به تاثیرات احتمالی وارد عصر جدید گردشگری فضایی شویم؛ بدین سبب گفت و گو در مورد تنظیم اثرات زیست محیطی صنعت پرتاب فضایی باید از اکنون شروع شود تا بتوانیم لطمه به لایه ازن استراتوسفر و آب وهوا را به حداقل برسانیم.
منابع
www.ucl.ac.uk/news
www.openaccessgovernment.org
phys.org/news
www.space.com
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب