Спутниковые «мегасозвездия» могут поставить под угрозу восстановление озоновой дыры

Важные новости

Спутниковые

Тысячи спутников в «мегасозвездиях» были запущены для удовлетворения спроса на глобальные интернет-услуги, и еще тысячи будут запущены в ближайшем будущем. Но эти маленькие спутники имеют короткий срок службы и, когда они сгорают при входе в атмосферу, выделяют загрязняющие вещества, разрушающие озон. Новое исследование, опубликованное в Geophysical Research Letters, впервые дает количественную оценку этого загрязнения. Фото: SpaceX/общественное достояние

Когда старые спутники падают в атмосферу Земли и сгорают, они оставляют после себя крошечные частицы оксида алюминия, которые разъедают защитный озоновый слой Земли. Новое исследование показывает, что количество этих оксидов увеличилось в 8 раз в период с 2016 по 2022 год и будет продолжать накапливаться по мере стремительного роста числа спутников на низкой околоземной орбите.

Исследование опубликовано в журнале Письма о геофизических исследованиях.

Монреальский протокол 1987 года успешно регулировал разрушающие озоновый слой ХФУ для защиты озонового слоя, сокращая озоновую дыру над Антарктидой, восстановление которой ожидается в течение пятидесяти лет. Но непредвиденный рост количества оксидов алюминия может поставить на паузу историю успеха озона в ближайшие десятилетия.

Из 8100 объектов на низкой околоземной орбите 6000 — это спутники Starlink, запущенные за последние несколько лет. Спрос на глобальное интернет-покрытие приводит к быстрому увеличению количества запусков небольших групп спутников связи. SpaceX является лидером в этом предприятии, имея разрешение на запуск еще 12 000 спутников Starlink и еще 42 000 запланированных. По словам авторов исследования, Amazon и другие компании по всему миру также планируют создать группировки из 3000–13 000 спутников.

Интернет-спутники на низкой околоземной орбите недолговечны — около пяти лет. Затем компаниям придется запустить спутники на замену для поддержания интернет-услуг, продолжая цикл запланированного устаревания и незапланированного загрязнения.

Оксиды алюминия вызывают химические реакции, которые разрушают стратосферный озон, защищающий Землю от вредного ультрафиолетового излучения. Оксиды не вступают в химическую реакцию с молекулами озона, а вместо этого запускают разрушительные реакции между озоном и хлором, которые разрушают озоновый слой. Поскольку оксиды алюминия не потребляются этими химическими реакциями, они могут продолжать разрушать молекулу за молекулой озона в течение десятилетий, пока они дрейфуют через стратосферу.

Однако до сих пор мало внимания уделяется загрязняющим веществам, образующимся при падении спутников в верхние слои атмосферы и их сгорании. Более ранние исследования спутникового загрязнения в основном были сосредоточены на последствиях запуска ракеты-носителя в космос, таких как выброс ракетного топлива. По словам авторов, новое исследование, проведенное исследовательской группой из Инженерной школы Витерби Университета Южной Калифорнии, является первой реалистичной оценкой масштабов этого долгоживущего загрязнения в верхних слоях атмосферы.

«Только в последние годы люди начали думать, что это может стать проблемой», — сказал Джозеф Ванг, исследователь астронавтики в Университете Южной Калифорнии и автор нового исследования. «Мы были одной из первых команд, которые задумались над тем, какое значение могут иметь эти факты».

Механизм привода спутниковой солнечной батареи встречает огненный конец. в аэродинамической трубе, моделирующей выгорание при входе в атмосферу. Фото: Европейское космическое агентство/Немецкий аэрокосмический центр

Спящая угроза

Поскольку собрать данные с горящего космического корабля фактически невозможно, предыдущие исследования использовали анализ микрометеороидов для оценки потенциального загрязнения. Но микрометеороиды содержат очень мало алюминия — металла, который составляет от 15% до 40% массы большинства спутников, поэтому эти оценки неприменимы к новым «роевым» спутникам.

Чтобы получить более точную картину загрязнения в результате возвращения спутника в атмосферу, исследователи смоделировали химический состав и связи внутри материалов спутников, когда они взаимодействуют на молекулярном и атомном уровнях. Результаты дали исследователям понимание того, как материал меняется при различных затратах энергии.

Исследователи обнаружили, что в 2022 году возвращение спутников привело к увеличению содержания алюминия в атмосфере на 29,5% по сравнению с естественным уровнем. Моделирование показало, что типичный 250-килограммовый (550-фунтовый) спутник, 30% массы которого составляет алюминий, во время входа в атмосферу будет генерировать около 30 килограммов (66 фунтов) наночастиц оксида алюминия (размером 1-100 нанометров). Большинство этих частиц создаются в мезосфере, на высоте 50–85 километров (30–50 миль) над поверхностью Земли.

Затем команда подсчитала, что, исходя из размера частиц, для их образования потребуется до 30 лет. оксиды алюминия будут дрейфовать на стратосферные высоты, где находится 90% земного озона.

По оценкам исследователей, к тому времени, когда запланированные в настоящее время группировки спутников будут завершены, каждый год будет выбрасываться 912 метрических тонн алюминия (1005 тонн США) упадет на Землю. В результате в атмосферу будет выбрасываться около 360 метрических тонн (397 тонн США) оксидов алюминия в год, что на 646 % превышает естественный уровень.

Дополнительная информация:< /strong> Хосе П. Феррейра и др., Потенциальное истощение озона из-за гибели спутников во время входа в атмосферу в эпоху мегасозвездий, Письма о геофизических исследованиях (2024). DOI: 10.1029/2024GL109280

Информация журнала: Письма о геофизических исследованиях

Предоставлено Американским геофизическим союзом

Новости сегодня

Последние новости