Космический мусор съедает озоновый слой Земли

22.06.2024 17:30    4

Когда спутники, предоставляющие доступ к Интернету, которые сейчас запускаются тысячами, достигнут конца своего срока службы, остатки от их сжигания в атмосфере Земли начнут химические реакции, разрушающие стратосферный озон.

Когда устаревшие спутники снова входят в атмосферу Земли и распадаются, они выпускают мелкие частицы оксида алюминия, разрушающие озоновый слой Земли. Недавнее исследование показывает, что присутствие этих частиц выросло в восемь раз с 2016 по 2022 год и, как ожидается, будет продолжать расти вместе с ростом числа спутников на низкой околоземной орбите.

Монреальский протокол 1987 г. успешно регулировал вредные для озона фреоны для защиты озонового слоя, сокращая озоновую дыру над Антарктидой, восстановление которой ожидается в течение следующих пятидесяти лет. Однако неожиданное увеличение окислов алюминия может прервать прогресс, достигнутый в восстановлении озона в ближайшие десятилетия.

Из 8100 объектов на низкой околоземной орбите 6000 – спутники Starlink, запущенные за последние несколько лет. Спрос на глобальное покрытие по Интернету способствует стремительному наращиванию запусков небольших роев спутников связи. SpaceX является лидером в этом предприятии, получив разрешение на запуск еще 12 000 спутников Starlink и 42 000 запланированных. По словам авторов исследования, Amazon и другие компании по всему миру также планируют создание созвездий с 3000 до 13 000 спутников.

Последние новости:  Самый древний из найденных: археологи совершили большое открытие на острове Кипр (фото)

Интернет-спутники на низкой околоземной орбите живут недолго около пяти лет. Затем компании должны запускать спутники на замену для поддержания интернет-услуг, продолжая цикл запланированного старения и незапланированного загрязнения.

Оксиды алюминия вызывают химические реакции, разрушающие стратосферный озон, защищающий Землю от вредного УФ-излучения. Оксиды не реагируют химически с молекулами озона, а вызывают разрушительные реакции между озоном и хлором, которые разрушают озоновый слой. Поскольку оксиды алюминия не потребляются этими химическими реакциями, они могут продолжать разрушать молекулу по молекуле озона в течение десятилетий, когда дрейфуют вниз через стратосферу.




Однако образующихся загрязняющих веществ, когда спутники падают в верхние слои атмосферы и сгорают, еще мало внимания уделено. Предыдущие исследования загрязнения спутников в большинстве своем сосредотачивались на последствиях вывода ракеты-носителя в космос, например, на выброс ракетного топлива. По словам авторов, новое исследование, проведенное исследовательской группой из инженерной школы Витерби Университета Южной Калифорнии, является первой реалистической оценкой масштабов этого долговременного загрязнения в верхних слоях атмосферы.

Последние новости:  Ученые исследовали, что на Земле могла существовать жизнь с начала ее зарождения

"Только в последние годы люди начали думать, что это может стать проблемой", - сказал Джозеф Ван, исследователь астронавтики из Университета Южной Калифорнии и автор нового исследования. «Мы были одной из первых команд, рассмотревших, какими могут быть последствия этих фактов».

Исследование было опубликовано в открытом журнале AGU Журнале Geophysical Research Letters , публикующий впечатляющие короткоформатные отчеты с непосредственными последствиями, охватывающими все науки о Земле и космосе.

Спящая угроза

Поскольку фактически невозможно собрать данные с горящего космического корабля, 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 не касаются новых «роевых» спутников.

Чтобы получить более точную картину загрязнения от повторного входа спутника, исследователи смоделировали химический состав и связи внутри спутниковых материалов, когда они взаимодействуют на молекулярном и атомном уровнях. Результаты дали исследователям понять, как материал меняется с разными затратами энергии.

Последние новости:  Ученые раскрыли тайну китайского трубопровода в возрасте 150 тысяч лет

Исследователи обнаружили, что в 2022 году возвращающиеся спутники увеличили содержание 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, будет генерировать около 30 килограммов (66 фунтов) наночастиц оксида алюминия (размером 1-100 нанометров) во время погружения. Большая часть этих частиц появляется в мезосфере, на высоте 50-85 км (30-50 миль) над поверхностью Земли.

Затем команда подсчитала, что исходя из размера частиц понадобится до 30 лет, чтобы оксиды алюминия перенеслись к стратосферным высотам, где находится 90% земного озона.

Исследователи подсчитали, что к моменту завершения планируемых спутниковых группировок ежегодно на Землю будет попадать 912 метрических тонн алюминия (1005 тонн США). Ежегодно в атмосферу будет выбрасываться около 360 метрических тонн (397 тонн США) оксидов алюминия, что на 646% больше, чем в естественных условиях.