SpaceX, Blue Origin und eine Vielzahl anderer privater Unternehmen haben dazu beigetragen, 2021 zum Jahr mit dem zu machen die meisten Weltraumstarts in der Geschichte, aber Wissenschaftler sagen, dass dieser wahnsinnige Flug in den Weltraum unserer Atmosphäre weitere Schäden zufügen könnte.

Die Anzahl der Startversuche hat verdoppelt im letzten Jahrzehnt. Und nach Zählung aller geplanten Starts für 2022 scheint es das laufende Jahr zu sein einstellen den letztjährigen Rekord zu sprengen. Aber Raketenstarts kommen mit großen Emissionenderen atmosphärische Auswirkungen noch nicht vollständig geklärt sind.

Jetzt haben zwei Wissenschaftler nachgelegt wachsender Körper von Wissen suggeriert dass der Wettlauf, die Erde zu verlassen, unserem Planeten und unserer Gesundheit schaden könnte. Die Forscher verwiesen auf ein Webcast-Video, um einen SpaceX-Start bis ins kleinste Detail zu modellieren. Ihre Simulation zeigte, dass die Abgase der Rakete eine überraschende Menge an klimaverändernden Kohlenstoffgasen sowie schädlichen Stickoxiden auf mehreren Ebenen der Atmosphäre ausstoßen.

„Die Verschmutzung durch Raketen sollte nicht unterschätzt werden, da häufige künftige Raketenstarts eine erhebliche kumulative Wirkung auf das Klima haben könnten“, schrieben die Forscher in ihrem Papier, veröffentlicht am Dienstag in der Zeitschrift Physics of Fluids. Sie erwähnten auch die Möglichkeit, dass Raketenstarts zu einer zukünftigen Gefahr für die menschliche Gesundheit werden könnten.

„Derzeit ist das Risiko gering, da nur wenige Starts stattfinden“, Dimitris Drikakis, Physiker und Ingenieur an der Universität von Nikosia in Zypern und Mitautor der neuen Studie, erklärte in einer E-Mail an Gizmodo. „Das Problem kann erheblich werden, wenn häufige Starts stattfinden.“

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Drikakis und sein Kollege von der Universität von Nikosia Ioannis Kokkinakis untersuchten speziell die Abgasemissionen eines von ihnen gebauten Computermodells, das dem von 2016 sehr nahe kommen sollte Start von Thaicom-8 der Falcon 9-Rakete von SpaceX, die ihre Energie aus dem Treibstoff bezog RP-1, oder Rocket Propellant-1, das Düsentreibstoff ähnlich ist. Die Forscher berücksichtigten die Rolle von Wärme, Druck, Gasmischung, Ausbreitungsmustern und anderen Faktoren, um Raketenemissionen in verschiedenen Höhen und bis zu maximal 41,6 Meilen (67 Kilometer) über der Oberfläche abzuschätzen.

Die Erdatmosphäre hat mehrere Ebenen basierend auf der Höhe, wobei jede ihre eigenen einzigartigen Bedingungen aufweist. Drikakis und Kokkinakis verfolgten ihren modellierten Raketenstart von der erdnahen Troposphäre über die Stratosphäre bis in die Mesosphäre.

Basierend auf ihren Modellen schätzten die Forscher, dass die einzelne Falcon-9-Rakete in den ersten 165 Sekunden ihrer Reise rund 116 Tonnen Kohlendioxid produzierte. „Diese Menge entspricht dem Ausstoß von etwa 69 Autos über ein ganzes Jahr [in the United Kingdom]“, schrieb Drikakis an Gizmodo. Zur Wiederholung: 69 Autojahre Fahren versus 165 Sekunden Raketenflug.

Kohlendioxid sammelt sich in der unteren Atmosphäre an, wenn wir fossile Brennstoffe verbrennen, und ist das Treibhausgas, das maßgeblich für den vom Menschen verursachten Klimawandel verantwortlich ist. Ein Großteil der in der Modellstudie erzeugten Emissionen trat jedoch in der höher gelegenen Mesosphäre auf, wo die Klimaauswirkungen von CO2 weniger gut verstanden sind als sie näher an der Erde liegen. Für jeden Kilometer, den die Rakete in den höchsten untersuchten Höhen erklimmt, sendete die simulierte Falcon 9 eine Masse an Kohlendioxid aus, die dem 26-fachen der Menge entspricht, die bereits in einem Kubikkilometer der Mesosphäre vorhanden ist.

Gleichzeitig schoss die Rakete auch ähnliche Mengen an Kohlenmonoxid und Wasserdampf ab, die in der Mesosphäre typischerweise nur in Spuren vorhanden sind. Dies ergänzt nun die Liste der kaum verstandenen atmosphärischen Veränderungen, die Raketenstarts verursachen könnten.

Hinzu kommen die gefürchteten Stickoxide (NOx). Oben auf dem Sein schlecht zu atmende Schadstoffe die Atemwegserkrankungen auslösen können, beeinträchtigen diese Gase auch unsere Atmosphäre kritische Ozonschicht. In den ersten 70 Sekunden des untersuchten Starts produzierte die SpaceX-Rakete laut Drikakis schätzungsweise eine Tonne NOx, was den jährlichen Emissionen von etwa 1.400 Autos entspricht. Stickoxide bilden sich am besten bei großer Hitze, sodass der größte Teil dieser Freisetzung in der unteren Atmosphäre stattfand, insbesondere in Höhen unter 10 km.

„CO2 und andere Treibhausgasarten [types] Emissionen in der Mesosphäre können das Klima beeinflussen, wenn sie in ausreichender Menge emittiert werden“, sagte er Erik Larsen, ein Geowissenschaftler an der Harvard University, der nicht an der neuen Forschung beteiligt war, in einer E-Mail an Gizmodo. Aber er fügte hinzu, dass dieses Papier die Klimaauswirkungen des Raketenstarts nicht wirklich bewertet.

Stattdessen sagte Larson, der Wert der Studie liege in ihren Schätzungen der Emissionsmengen. Die Studie „füllt einige Lücken“, erklärte er. Insbesondere war Larson der Ansicht, dass der „wichtigste Beitrag“ der neuen Forschung mit der Stickoxidproduktion und dem Potenzial für Ozonrisiken zu tun habe, im Gegensatz zu Bewertungen direkter Auswirkungen auf die Luftqualität. „Es zerstört die nützliche Ozonschicht“, sagte er. „Ich denke, die wichtigen globalen Auswirkungen der NOx-Emissionen von Raketen sind wahrscheinlich die Zerstörung des stratosphärischen Ozons im Gegensatz zur Luftqualität.“

Die Ozonschicht schützt die Oberfläche unseres Planeten vor den schädlichsten Sonnenstrahlen. Ohne es, viel Leben auf der Erde würde sterben. Und wir haben es fast verloren schon einmal wegen chemischer Emissionen. Nachdem die anstößigen, schädlichen Verbindungen verboten wurden, erholte sich die Ozonschicht, blieb aber seitdem ein ständiges Problem.

EIN UN-Bericht 2018 kamen zu dem Schluss, dass Raketenstarts einen winzigen (unter 0,1 %) Einfluss auf das Ozon haben. Aber Ozonverlust durch Raketenstarts laut der neuen Studie aufgrund fehlender Forschung zum Thema mehr als zehnmal höher sein als bisher angenommen. Und noch einmal, es fliegen heute viel mehr Raketen ins All als noch vor vier Jahren.

Es ist wichtig zu wiederholen, dass die neue Studie von Schätzungen und Modellen abhängt, was bedeutet, dass sie große Einschränkungen hat. „Die Atmosphäre ist ein sehr komplexes System“, sagte Drikakis. Er wies darauf hin, dass sein Team bei diesen Ergebnissen mit vielen Unsicherheiten rechnen musste, da klare Informationen über die physikalischen und chemischen Prozesse in höheren Lagen der Atmosphäre fehlten.

Neben der Beseitigung dieser Unsicherheiten planen die Wissenschaftler, den Zusammenhang zwischen Ozonabbau und Weltraumstarts in zukünftigen Forschungsarbeiten weiter zu untersuchen. Sie hoffen auch, dass weitere Studien die Auswirkungen von Veränderungen in der Mesosphäre auf das Erdklima untersuchen.

Aber im Moment sind Drikakis und Kokkinakis, obwohl sie all das oben Genannte wissen, immer noch pro-Weltraumforschung. „Wir sind Raketen-Enthusiasten und glauben, dass der kommerzielle Sektor erstaunliche Fortschritte auf diesem Gebiet gemacht hat“, sagte Drikakis zu mir. „Wir stehen am Anfang einer fantastischen Reise“, die wir fortsetzen sollten, fügte er hinzu.

Er hofft, dass ihre Forschungen und Studien wie diese der aufkeimenden Raumfahrtindustrie helfen werden, „Lösungen zu entwickeln, die das Design der Raketen verbessern und die Auswirkungen von Abgasen mildern“. Hoffen wir um Himmels willen, dass die Innovation mit Raketengeschwindigkeit kommt.