آلاینده خنثی: تأثیرات محیطی پرتاب موشک‌ها چیست؟
موشک‌ها در حال حاضر تنها بخش کوچکی (۱ تا ۲ درصد) از رد پای کربن صنعت هوانوردی را تشکیل می‌دهند. خود صنعت هوانوردی تنها ۲.۵ درصد از کل انتشار CO2 را به خود اختصاص می‌دهد. از این منظر، موشک‌ها تأثیر نسبتاً کمی بر محیط زیست دارند.
با این حال، این رقم افزایش خواهد یافت. صنعت فضایی با سرعت چشمگیری در حال رشد است. از زمانی که SpaceX ثابت کرد که پرتاب‌های ارزان‌قیمت ماهواره با فناوری موشک‌های قابل استفاده مجدد ممکن است، بازار پرتاب‌های کوچک ماهواره با سرعت رکورد شکسته رشد کرده است.
علاوه بر این، درصد رد پای کربن همه داستان را نمی‌گوید. چندین عامل وجود دارد که می‌توانند انتشارهای موشکی را برای محیط زیست خطرناک‌تر کنند. کارشناسان این حوزه هشدار داده‌اند که باید مقررات بیشتری وضع شود. در اینجا دلایل آن بیان شده است.
تأثیر آلاینده‌های فضایی
اگرچه موشک‌ها به طور کلی درصد زیادی از انتشارهای CO2 انسانی را آزاد نمی‌کنند، اما تأثیرات مضر قابل توجهی بر محیط زیست دارند. این امر بخشی به دلیل این است که آلودگی در استراتوسفر برای مدت طولانی‌تری باقی می‌ماند.
«موشک‌ها آلاینده‌ها را به لایه‌های بالایی جو وارد می‌کنند و این آلاینده‌ها برای مدت زمان بیشتری نسبت به چند روز یا هفته برای آلاینده‌های آزاد شده توسط هواپیما باقی می‌مانند»، الویس مارایس، استاد یار جغرافیای فیزیکی در دانشگاه کالج لندن، در ایمیلی به مهندسی جالب توضیح داد.
مارایس یکی از نویسندگان یک مقاله با عنوان "تأثیر انتشار آلاینده‌های جو از پرتاب موشک و یافتن زباله‌های فضایی بر ازون استراتوسفری و آب و هوای جهانی" است. در آن، او و همکارانش شواهدی ارائه کردند که نشان می‌دهد بخش فضایی در حال حاضر آب و هوای جهانی را تغییر می‌دهد و این تأثیر را می‌توان از سطح زمین تا بالای جو مشاهده کرد. تأثیر آن تعجب‌آورانه پایدار است.
«هر چقدر یک آلاینده در جو بیشتر باقی بماند، تأثیر زیست محیطی آن بیشتر است. آب و هوا در تروپوسفر مانند باران و باد آلاینده‌ها را پراکنده و جو را به طور دوره‌ای از آلاینده‌ها پاک می‌کند»، مارایس گفت.
«این نوع آب و هوا در لایه‌های بالایی جو وجود ندارد، بنابراین اصلی‌ترین راهی که آلاینده‌ها این لایه‌های جو را ترک می‌کنند، نشست گرانشی بسیار آهسته است.»
به عقیده مارایس، قیاس مستقیم انتشارهای پروازهای تجاری با موشک‌ها اشتباه است. او توضیح داد: «این قیاس به طور نادرست به این نتیجه می‌انجامد که پرتاب‌های موشک هرگز تهدیدی برای محیط زیست نخواهند بود و بنابرین هرگز نیازی به تنظیم مقررات نخواهند داشت.»
«انتشار آلاینده‌های تولیدی از پرتاب‌های موشک قابلیت تغییر آب و هوای زمین و تخریب اوزون در لایه‌ی استراتوسفر که ما را از تشعشعات مضر فرابنفش خورشید محافظت می‌کند، دارد.»
سوخت پایدار فضایی
چندین شرکت جهت حل این مسئله با استفاده از سوخت‌های پایدار در حال تلاش هستند. شرکت آمریکایی CleanJoule، به عنوان مثال، اخیراً سوخت پایدار هوانوردی اسپیس (SpaceSAF) جدید خود را راه‌اندازی کرد. این سوخت، جایگزینی برای سوخت‌های کروزین برای موشک‌های مایع (Rocket Propellant 1/RP-1 و RP-2) است.
این شرکت ادعا می‌کند که SpaceSAF جا برای نیاز به سوخت‌های پایدار فراهم کرده و همچنین بهبودی بیش از چهار درصد در چگالی انرژی ارائه می‌دهد. همانند مارایس، مدیرعامل و موسس CleanJoule، موکند کارانجیکار، نیز بر تأثیر طولانی‌مدت آلودگی فضایی تأکید کرد.
«تشکیل خطوط کانترا بر اثر انتشار مواد ذره‌ای از سوخت‌های فسیلی یک پدیده شناخته شده است و تاثیر آن بر محیط زیست به طور گسترده مطالعه شده است» کارانجیکار به IE توضیح داد.
«تشکیل خطوط کانترا به دلیل تشکیل یخ در اطراف مواد ذره‌ای اگزوز بیرون می‌آید»، او ادامه داد.
«هرچه دما کمتر باشد، تمایل به تشکیل سریع‌تر چنین یخی بیشتر است. علاوه بر این، جو بالایی به خوبی از طول عمر کنتراهای بلندتری لذت می‌برد به دلیل دماهای کمتر بسیار. این حقایق هستند که تأثیرات آب و هوایی سوخت‌های سوخته در استراتوسفر را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.»
به گفته کارانجیکار، چهار دلیل کلیدی وجود دارد که چرا کاهش انتشارهای موشک مهم است. اولاً، موشک‌ها بخشی از «صنعتی سریع رشد که در حال حاضر به طور بیدستیار در حال گسترش است.» سپس «شدت بالای انتشارها به ازای واحد جرم» و اینکه «منابع انتشار به طور عمده متمرکز هستند که آن‌ها را نسبت به منابع پراکنده آسان‌تر می‌کند برای کربن‌زدایی».
در نهایت، باید این کار را انجام دهیم تا «تداوم سیاره و گونه‌های ما را تضمین کنیم.» برای انجام این کار، «تمام حوزه‌ها - به ویژه حوزه‌های نوظهور - باید با نگاه به کربن‌زدایی از روزهای اولیه به آن نزدیک شوند.»
جایگزینی برای RP-1
در یک بیانیه ، CleanJoule مدعی است که SpaceSAF چگالی انرژی حجمی و وزنی بهتری را نسبت به سوخت‌های مبتنی بر کروزین سنتی ارائه می‌دهد. علاوه بر این، سوخت فاقد آروماتیک‌ها، گوگرد یا اولفین‌ها است.
برای دستیابی به چگالی انرژی بالاتر، شرکت «گونه‌های مولکولی اساساً متفاوتی با فشارهای مولکولی افزایشی نسبت به آنچه در RP-1 رخ می‌دهد تولید می‌کند چون از نفت گرفته می‌شود» کارانجیکار توضیح بدهد.
«SpaceSAF چگالی انرژی بیش از ۴٪ بهتر از پیشران‌های موشک‌های موجود ارائه می‌دهد که به طور مثبت بر هر دو بار و فاصله برای مأموریت‌های LEO و GEO تأثیر می‌گذارد» او ادامه داد. «افزایش چگالی انرژی به این معناست که سوخت کمتری برای پیمایش همان مسافت لازم است و این باعث می‌شود فضای بیشتری در وسایل نقلیه فضایی برای بار اضافی آزاد شود.»
تأثیر چتر سیاه
CleanJoule تنها شرکتی نیست که به دنبال توسعه زیربناهای لازم برای پرتاب‌های پایدار موشک است. در واقع، چندین استارتاپ موشکی ادعا می‌کنند که وسایل نقلیه جدید خود را با استفاده از سوخت‌های پایدار به پرواز خواهند برد.
شرکت اسکاتلندی Orbex به عنوان مثال، می‌گوید که از بیوپروپان استفاده خواهد کرد تا موشک‌هایش از اضافه کردن به تأثیر کربن سیاه جلوگیری کنند.
یک مطالعه ۲۰۲۲ بر واقعیت تأکید کرد که موشک‌ها در استراتوسفر مولکول‌های بسیار زیادی از کربن سیاه را آزاد می‌کنند. با افزایش پرتاب‌های موشکی به مدار، تراکم کربن سیاه می‌تواند منجر به استراتوسفر گرم‌تری و لایه‌ازن نازک‌تری شود. برخی از دانشمندان این تأثیر را "چتر سیاه" می‌نامند، زیرا ذرات کربن سیاه حدود چهار سال در جو باقی می‌مانند.
SpaceX و رشد سریع صنعت موشکی
در زمینه پرتاب‌های پایدار، شرکت‌های کوچک موشکی ممکن است باید پیشگام شوند. همانطور که صنعت فضایی به پمپاژ انتشارها به آسمان ادامه می‌دهد، SpaceX، قابل درک است که بیش‌ترین نظارت را متحمل شده است.
امسال، مجموعاً ۲۵۵ مأموریت مداری موشکی انجام شده است. SpaceX مسئول بیش از نیمی از آن‌ها بوده، با ۱۲۸ پرتاب در کل. در سال‌های آینده، انتظار می‌رود که تعداد پرتاب‌های موشکی به طور قابل توجهی افزایش یابد.
اگرچه بهتر است ادعاهای ایلان ماسک، مدیرعامل SpaceX، را با دقت بررسی کرد، او ادعا می‌کند که شرکت فضایی خود در نهایت بیش از هزار استارشیپ به مریخ خواهد فرستاد تا یک میلیون انسان را به سیاره قرمز بفرستد.
استارشیپ از پیشران متان استفاده خواهد کرد، که از RP-1 "سبزتر" است. با این حال، بسیاری از پرتاب‌ها می‌توانند همچنان تأثیر قابل توجهی بر محیط زیست داشته باشند. این تصویر پیچیدگی صنعت فضایی را نشان می‌دهد. سوخت‌های مختلف، و در نتیجه موشک‌های متفاوت، به طرق مختلف تأثیراتی بر سیاره ما خواهند داشت.
در همین حین، Falcon 9 و Falcon Heavy از سوخت استاندارد RP-1 استفاده می‌کنند. طبق یک گزارش اخیر از جالوپ‌نیک، پرتاب‌های SpaceX امسال بیشتر از صرفه‌جویی خودروهای تسلا انتشار دارند.
نیاز به "آلاینده‌خنثی" بودن
رئیس‌جمهور منتظر، دونالد ترامپ، کنترل زیرساخت‌های نظارتی ایالات متحده را به ایلان ماسک داده است. حالا که ماسک هم‌رئیس DOGE است، ممکن است نظارت بر تأثیرات زیست محیطی پرتاب‌های موشکی برای تنظیم‌کننده‌ها سخت‌تر شود.
با این حال، مارایس معتقد است که نمی‌توان به SpaceX و شرکت‌های فضایی جدید اجازه داد که خود تنظیم کنند. تأثیر صنعت موشکی به سادگی بیش از حد بزرگ خواهد بود که در سال‌های آینده نادیده گرفته شود.
«تنها انگیزه واقعی برای انجام هر گونه عملی، حقوق فخر فروشی است که یک ارائه‌دهنده پرتاب بیش از دیگری پایدارتر است»، او توضیح داد. «در حال حاضر هیچ گونه تدابیر نظارتی جهانی برای کاهش انتشار پرتاب‌های موشکی و آسیب‌هایی که بر محیط زیست وارد می‌کنند وجود ندارد. با وجود این، ارائه‌دهندگان پرتاب در حال تلاش برای طراحی تکنولوژی‌های جدید و پذیرش انواع جدید سوخت هستند که برای محیط زیست کمتر آسیب داشته باشند.»
به طور کلی، مارایس نیز باور ندارد که سوخت‌های بی‌کربن چارهٔ کار هستند، چراکه این‌ها باعث انحراف از یک مشکل بزرگتر می‌شوند. او افزود، «تلاش‌هایی [نادرست] وجود دارند»، مانند تمرکز بر پذیرش سوخت‌های بی‌کربن مانند هیدروکربن‌های بیو-مشتق شده وقتی که انتشار کربن به اندازه نگرانی نیست که نیاز به خنثی بودن از نظر آلودگی وجود دارد.»
در همین حین، مدیرعامل CleanJoule، کارانجیکار، استدلال می‌کند که کربن‌زدایی باید از روزهای اولیه هر حوزه نوظهور تأکید شود. بدون توجه به راه‌حل، تأثیر پرتاب‌های موشکی باید بررسی شود قبل از اینکه خیلی دیر شود.
