騰訊科技訊 8月27日消息，航天工業(yè)在經(jīng)歷了數(shù)十年的停滯之后正在重新騰飛。在埃隆·馬斯克(Elon Musk)旗下太空公司SpaceX的推動(dòng)下，2018年全球共進(jìn)行了114次軌道發(fā)射，這是自1990年以來(lái)首次超過(guò)三位數(shù)。今年，軌道發(fā)射有望自20世紀(jì)70年代以來(lái)首次超過(guò)130次，這還不包括杰夫·貝索斯(Jeff Bezos)藍(lán)色起源和理查德·布蘭森(Richard Branson)維珍銀河最近的亞軌道飛行。

　　美國(guó)宇航局(NASA)計(jì)劃重返月球，SpaceX建造了龐大的太空衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，亞軌道公司希望盡快將大批游客送到太空邊緣，軌道發(fā)射可能很快就會(huì)成為常態(tài)。但是，新的太空熱潮會(huì)給地球帶來(lái)什么影響?英國(guó)諾丁漢特倫特大學(xué)空間物理學(xué)講師伊恩·惠特克(Ian Whittaker)表示：“雖然我們顯然需要太空發(fā)射和衛(wèi)星，但當(dāng)涉及到太空旅游等事情時(shí)，你會(huì)開(kāi)始考慮對(duì)環(huán)境的影響。”

　　研究人員正在爭(zhēng)先恐后地研究各種火箭制造的二氧化碳、煙塵、氧化鋁和其他顆粒物混合物，以求弄清楚更多火箭廢氣和廢物會(huì)對(duì)地球造成什么樣的影響。到目前為止，航天工業(yè)的發(fā)展并沒(méi)有嚴(yán)重威脅環(huán)境，可能還有繼續(xù)增長(zhǎng)的空間。然而，隨著新一輪太空競(jìng)賽的加速，這種情況是否會(huì)改變，還是個(gè)未知數(shù)。

　　The Aerospace Corp大氣科學(xué)家馬丁·羅斯(Martin Ross)說(shuō)：“我認(rèn)為我們目前知道的還不夠多，無(wú)法準(zhǔn)確地規(guī)劃出未來(lái)應(yīng)該是什么樣子。我們只是還沒(méi)有這方面太多的信息。”

　　對(duì)二氧化碳和氣候變化的影響

　　在世界努力擺脫化石燃料的同時(shí)，一個(gè)新行業(yè)的崛起可能看起來(lái)令人擔(dān)憂，特別是這個(gè)行業(yè)還涉及巨型發(fā)動(dòng)機(jī)噴出大量各類(lèi)氣體。

　　大多數(shù)火箭確實(shí)比許多飛機(jī)排放更多的全球變暖碳。根據(jù)惠特克的粗略計(jì)算，在維珍銀河亞軌道飛船上經(jīng)歷幾分鐘的失重將產(chǎn)生相當(dāng)于飛越大西洋的商務(wù)飛機(jī)的碳足跡，SpaceX即將推出的完全可重復(fù)使用的星際飛船，每次軌道發(fā)射將排放相當(dāng)于連續(xù)飛行大約三年的二氧化碳排放量。

　　維珍銀河發(fā)言人說(shuō)，該公司“正在研究為未來(lái)飛行抵消碳排放的機(jī)會(huì)”。雖然SpaceX沒(méi)有直接對(duì)碳排放發(fā)表評(píng)論，但馬斯克支持碳稅政策。藍(lán)色起源強(qiáng)調(diào)，其“新謝潑德號(hào)”(New Shepard)火箭使用氫氣和氧氣等無(wú)碳燃料。

　　但是，商用飛機(jī)飛行的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于太空發(fā)射，2018年分別為3900萬(wàn)次和114次。即使是最雄心勃勃的情況，航天行業(yè)也趕不上飛機(jī)的碳排放量。今天，火箭總共消耗的燃料大約是飛機(jī)的0.1%，顯得微不足道。但惠特克指出，這樣的計(jì)算忽略了太空發(fā)射中使用的大量燃料的生產(chǎn)、運(yùn)輸和冷卻所產(chǎn)生的未知的、但可能驚人的碳足跡。

　　他說(shuō)：“雖然這些仍不能與商業(yè)飛機(jī)匹敵，但數(shù)量相當(dāng)可觀。”為了實(shí)現(xiàn)碳中性，惠特克希望該行業(yè)能夠效仿藍(lán)色起源的做法，使用無(wú)碳燃料，并通過(guò)在當(dāng)?shù)乩每稍偕茉瓷a(chǎn)燃料來(lái)實(shí)現(xiàn)綠化運(yùn)營(yíng)。

　　火箭在大氣層中留下了什么?

　　羅斯說(shuō)：“除了二氧化碳，軌道發(fā)射還留下了大量顆粒物。”羅斯花了幾十年的時(shí)間研究發(fā)射對(duì)環(huán)境的影響。

　　火箭發(fā)動(dòng)機(jī)冒出的熾熱火焰表明，火箭燃燒產(chǎn)生了煙塵，從技術(shù)上講，這種煙塵被稱(chēng)為“黑碳”。任何燃燒煤油或甲烷等碳基燃料的火箭都會(huì)將這些顆粒直接注入大氣層的上游，在那里它們可能會(huì)循環(huán)存在四到五年。

　　在那里，不斷增長(zhǎng)的煙塵層就像一把精致的黑色雨傘。它會(huì)吸收太陽(yáng)輻射，有效地阻止陽(yáng)光到達(dá)地球表面，這很像擬議中的旨在暫時(shí)冷卻地球的地球工程方案可能起到的作用。NASA即將推出的太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)運(yùn)載火箭使用固體發(fā)動(dòng)機(jī)，會(huì)釋放出閃閃發(fā)光的氧化鋁顆粒，可以反射陽(yáng)光，這加劇了這種現(xiàn)象。

　　羅斯和他的一位同事在2014年進(jìn)行了一次簡(jiǎn)單的模擬，發(fā)現(xiàn)數(shù)十次火箭發(fā)射產(chǎn)生的主要降溫效應(yīng)已經(jīng)可與數(shù)百萬(wàn)次商業(yè)飛行釋放的二氧化碳變暖效應(yīng)相匹配。

　　但這并不是說(shuō)航天工業(yè)抵消了飛機(jī)飛行對(duì)環(huán)境的影響。羅斯說(shuō)，向大氣中注入新的顆粒物會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的影響。例如，他們的粗略模型發(fā)現(xiàn)，火箭發(fā)射使某些地方的溫度降低了0.5攝氏度，而北極的溫度卻升高了1攝氏度以上。而且模擬并沒(méi)有試圖包括副作用，比如發(fā)射是否會(huì)產(chǎn)生或消滅云層。羅斯說(shuō)，更復(fù)雜的模型可以揭示，總的來(lái)說(shuō)，廢氣顆粒最終會(huì)使變暖變得更糟。

　　其他排放和臭氧

　　太空發(fā)射也讓許多研究人員感到擔(dān)憂，因?yàn)榛鸺龝?huì)將廢氣直接排入平流層，而平流層是保護(hù)臭氧層的地方，臭氧層可以阻擋有害的紫外線。

　　大多數(shù)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)都會(huì)排放氧化鋁顆粒和氯氣，這會(huì)促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，將臭氧分解成分子氧。SpaceX和藍(lán)色起源已經(jīng)轉(zhuǎn)向液體燃料，這種燃料的破壞性往往較小，但仍然有副產(chǎn)品，包括水蒸氣和氮氧化物，它們?cè)诟邔哟髿庵醒h(huán)的幾年里會(huì)消耗臭氧。

　　倫敦大學(xué)學(xué)院的大氣研究員埃洛伊絲·瑪萊斯(Eloise Marais)說(shuō)：“它們不是無(wú)害的，確實(shí)對(duì)大氣層產(chǎn)生影響。”瑪萊斯正在進(jìn)行預(yù)測(cè)，目前的火箭燃料組合將來(lái)可能會(huì)如何稀釋臭氧層。她研究了當(dāng)前發(fā)射的影響，以及太空旅游被證明足夠受歡迎和足夠可靠，足以支持每天幾次亞軌道發(fā)射和每周一次軌道發(fā)射的影響。

　　瑪萊斯說(shuō)，這些計(jì)算結(jié)果需要在發(fā)表之前得到驗(yàn)證。但初步結(jié)果表明，雖然今天的發(fā)射對(duì)臭氧幾乎沒(méi)有影響，但蓬勃發(fā)展的太空旅游業(yè)可能會(huì)開(kāi)始改變這一點(diǎn)。她稱(chēng)：“這可能會(huì)產(chǎn)生足夠大的影響，我認(rèn)為如果該行業(yè)的增長(zhǎng)超出了我們的猜測(cè)，我們應(yīng)該會(huì)為此感到擔(dān)心。”

　　這些公司未來(lái)將間隔多久進(jìn)行一次發(fā)射仍不確定。維珍銀河表示，希望最終每年發(fā)射400次。SpaceX設(shè)想星際飛船在不到一小時(shí)的時(shí)間內(nèi)往返于主要城市之間，與商業(yè)航空公司競(jìng)爭(zhēng)。

　　在太空進(jìn)展和保護(hù)環(huán)境之間尋找平衡

　　進(jìn)入太空使天氣預(yù)報(bào)、通信技術(shù)和研究人員了解人類(lèi)活動(dòng)如何改變地球氣候的能力發(fā)生了革命性的變化，它還使國(guó)際空間站和一批太空望遠(yuǎn)鏡等天基設(shè)施能夠進(jìn)行變革性的基礎(chǔ)研究。將來(lái)，蓬勃發(fā)展的太空工業(yè)可能會(huì)支持天基太陽(yáng)能到小行星采礦等項(xiàng)目，并支持在太陽(yáng)系尋找生命和其他科學(xué)努力。

　　像羅斯這樣的研究人員不想阻止這一進(jìn)展。相反，他們希望通過(guò)提前發(fā)現(xiàn)潛在的環(huán)境問(wèn)題來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。今天剛剛起步的太空工業(yè)基本上是無(wú)害的，羅斯認(rèn)為環(huán)境研究項(xiàng)目可以幫助它在成熟后繼續(xù)保持這種狀態(tài)。

　　平流層飛機(jī)可以直接對(duì)火箭羽流進(jìn)行采樣，以準(zhǔn)確了解它們噴出的東西，而衛(wèi)星和地面天文臺(tái)則可以觀察大氣層，了解發(fā)射的短期、中期和長(zhǎng)期影響。還有報(bào)廢衛(wèi)星“燒毀”和向高層大氣傾倒數(shù)噸金屬粒子的未知影響。超級(jí)計(jì)算機(jī)可以運(yùn)行全面的模擬，以確定哪些級(jí)別和類(lèi)型的太空活動(dòng)可以安全地進(jìn)行。

　　羅斯說(shuō)：“我們希望避免令人痛心的糟糕未來(lái)。我們想說(shuō)的是，現(xiàn)在太空工業(yè)可以以可持續(xù)的方式向前推進(jìn)。”