پرتاب موشک‌ها چه تاثیری بر آلودگی جو دارد؟

از سده نوزدهم میلادی که روند صنعتی شدن اغلب کشورها شدت یافت، کم‌کم جنبه تاریک این تحولات برای مردم و دانشمندان نمایان شد. آلودگی ناشی از سوخت‌های فسیلی کارخانه‌ها و قطارها به شکلی ملموس زندگی انسان‌ها را تحت تاثیر قرار داد. اما تاثیرات عمیق‌تر این آلودگی‌ها مانند اثر آن بر لایه ازون از اوایل سده بیستم و با پیشرفت دانش طیف‌سنجی ممکن شد. رفته رفته آلودگی‌های خودروها و صنعت هوایی هم به جمع این آلاینده‌ها اضافه شد. اما در این میان تاثیر پرتاب موشک‌ها بر آلودگی جو، اغلب کم اهمیت در نظر گرفته می‌شوند.

تعداد محدود پرتاب‌ها و همچنین ناآگاهی دقیق از نحوه تاثیر موشک‌ها بر لایه‌های مختلف جو، از دلایل اصلی این کم توجهی است. امروزه با پیشرفت شبیه‌سازی‌ها، تاثیرات این صنعت بر جو زمین بیش از پیش آشکار شده است. اگرچه توده‌های خروجی موشک‌ها درصد ناچیزی از آلودگی ناشی از فعالیت انسانی را شامل می‌شوند، اما تاثیرات جوی آن را باید با احتیاط بیشتری بررسی کرد. ترافیک فضایی، بویژه گردشگری فضایی نیز که انتظار می‌رود در دهه‌های پیش‌رو افزایش چشمگیری داشته باشند بر اهمیت بررسی‌های دقیق‌تر تاکید دارد.

پرتاب موشک‌ها نزدیک سایت‌های پرتابی، اثر زیاد اما کوتاه مدتی بر کیفیت هوا می‌گذارد که قابل اندازه‌گیری است. اما تاثیرات آن هنگام عبور از لایه‌های مختلف جو، از جمله تغییر در ماهیت تروپوسفر (پایین‌ترین لایه جو زمین)، تاثیرات بلندمدت بر استراتوسفر (لایه بالایی تروپوسفر) و از همه مهم‌تر تاثیر بر ازون، به راحتی قابل اندازه‌گیری نیست و نیازمند تحقیقات پیشرفته‌تر و بکارگیری شبیه‌سازی‌های دقیق‌تر است.

با توجه به اینکه موشک‌ها تنها ساخته‌های دست بشر هستند که آلودگی را مستقیم وارد لایه‌های بالایی جو می‌کنند، نوع پیشرانه آنها اهمیت پیدا می‌کند. آلاینده‌های موشک‌های گازسوز مونوکسید کربن، دی اکسید کربن، نیتروژن، هیدروژن و بخار آب است. موشک‌های سوخت جامد که نیروی محرکه آن از سوختن یک ماده جامد تامین می‌شود، علاوه بر اینها، مقدار زیادی اکسید آلومینیوم (Al₂O₃)، آمونیوم پرکلرات (NH₄ClO₄) و ذرات به جو تزریق می‌کند.

در این مقاله شما می‌توانید با تاثیر پرتاب موشک‌ها بر آلودگی هوا و مواد خروجی از موشک‌ها آشنا شوید.

گازهای گلخانه‌ای

دی اکسید کربن و بخار آب خروجی از موشک‌ها جزئی از گازهای گلخانه‌ای محسوب می‌شوند. اما طول عمر دی اکسید کربن بیشتر از بخار آب است. البته در این میان شاخصی با عنوان پتانسیل گرمایشی جهانی نیز اهمیت دارد. یعنی علاوه بر طول عمر، به بازده گاز گلخانه‌ای بستگی دارد. با توجه به اندازه‌گیری‌های صورت گرفته، گازهای گلخانه‌ای خارج شده از موشک‌ها در مقایسه با صنعت هوانوردی، درصد بسیار ناچیزی هستند.

ترکیبات کلردار

یکی از معروف‌ترین ترکیبات که نقش زیادی در از بین رفتن نقاطی از لایه ازون داشته است، کلروفلوئوروکربن ها (CFC) هستند. کلر موجود در این مواد شیمیایی که در سده بیستم به صورت فراوان در یخچال‌ها و تهویه‌های هوا استفاده می‌شد، می‌تواند به مولکول‌های ازون واکنش بدهد و آنها را تبدیل به اکسیژن کند. داده‌های 20 سال ناسا نشان داده که آمونیوم پرکلرات ناشی از موشک‌های سوخت جامد دارای کلرین که خطرناک‌ترین ترکیب برای ازون در لایه استراتوسفر است، می‌تواند حفره‌های کوچکی در ازون ایجاد کند که تا چند روز بعد از پرتاب نیز ماندگاری دارد. البته بنابر تحقیقات، دو ویژگی کلرین وارد شده به استراتوسفر از طریق موشک‌های سوخت جامد سبب می‌شود که خطر آن نسبت به کلروفلوئورکربن‌ها بسیار کمتر باشد. نخست آنکه میزان این کلرین در سال بسیار کم است. همچنین مدت ماندگاری آنها نیز در این لایه کوتاه مدت است.

با توجه به تحقیقات طولانی مدت پیرامون تاثیرات کلر، دی اکسید کربن و بخار آب ناشی از سوخت موشک‌ها، اطلاعات خوبی از نحوه تاثیر آنها بر لایه‌های مختلف جو داریم. همانطور که بالاتر گفته شد، تولید این گازها و ورود آنها به جو از طریق صنعت فضایی، نسبت به دیگر آلاینده‌ها بسیار ناچیز است و تا زمانی که تعداد پرتاب‌ها چند برابر تعداد کنونی هم شود، تهدید بزرگی محسوب نمی‌شوند.

ذرات خروجی

علاوه بر خروجی‌های گازی، از موشک‌ها ذرات ریز کربن سیاه نیز خارج می‌شود. کربن سیاه که گاهی به آن دوده نیز گفته می‌شود، یکی از بزرگترین نگرانی‌های بشر است. (البته باید دقت کرد که گاهی به ترکیبات بدون کربن نیز دوده گفته می‌شود.) این نگرانی فقط شامل موشک‌ها نمی‌شود. بلکه خطر تولید آنها با کامیون‌های دیزلی و نیروگاه‌ها هم جدی است. اما نگرانی اصلی این است که موشک‌ها، این ذرات را مستقیم وارد لایه‌های بالایی جو می‌کنند. این مواد که سیاه رنگ هستند، بطور موثری نور مرئی را جذب می‌کنند و به عنوان یک منبع گرمایی عمل می‌کند. تخمین زده شده که تاثیر کربن سیاه خروجی موشک‌ها در گرم کردن اتمسفر، یک میلیون برابر همان جرم از دی اکسید کربن است.

در نزدیکی سطح زمین که میزان اکسیژن موجود زیاد است، کربن سیاه تولید شده با سیستم احتراقی نسبت به میزان کربن دی اکسید بسیار کم است. (جز هند و قسمت‌هایی از آسیا که این ترکیبات غالب هستند.) اما در لایه استراتوسفر به دلیل کاهش فشار در لایه‌های بالایی که میزان اکسیژن کم است، کربن سیاه، سهم بزرگتری پیدا می‌کند. کربن‌های سیاه که در نزدیکی سطح زمین ایجاد می‌شوند، از طرق مختلف مانند بارش باران در کمتر از یک ماه از بین می‌روند. به عنوان مثال می‌توان به دوده‌های ناشی از آتش اشاره کرد. اما کربن‌های سیاه در لایه‌های بالایی اتمسفر طول عمری برابر 5 تا 10 سال یا حتی بیشتر دارند.

گرم شدن لایه استراتوسفر سبب تغییر چرخه اتمسفر جهانی می‌شود و چون غلظت ازون با گرما نسبت عکس دارد، با گرم‌تر شدن استراتوسفر، میزان ازون آن کاهش می‌یابد. در ارتباط با کربن سیاه، یکی از پیشنهادها استفاده از آلومینیوم بود. تصور بر این بود که ذرات روشن آلومینیوم نور خورشید را به فضا بازتاب می‌کند و می‌توانند به عنوان یک منبع برای خنک کردن زمین مورد استفاده قرار گیرند. اما متاسفانه آلومینیوم، یک جاذب فروسرخ قوی است. در واقع این ذرات با جذب طول موج‌های بلندی که از زمین خارج می‌شوند، باعث گرم شدن جو زمین می‌شوند. هر چند که میزان تاثیر دقیق این ذرات در لایه‌های مختلف جو نیازمند تحقیقات بیشتری است، اما در حال حاضر مطمئن هستیم که این ذرات، مانند ذرات کربن سیاه باعث گرم‌تر شدن استراتوسفر می‌شوند.

ورود اجرام به جو

دو نوع ورود اجرام به جو داریم. حالت کنترل نشده مانند ورود شهاب و زباله‌های فضایی به جو، حالت کنترل شده که با برنامه‌ریزی دقیق ساخته‌های دست بشر برای ورود به جو همراه است. قطعات فضاپیماها نیز که به داخل جو بر می‌گردند می‌توانند روی جو زمین تاثیر بگذارند. به همین دلیل بررسی این قسمت از سفرهای فضایی نیز الزامی است.

هنگام ورود قطعاتی از فضاپیماها به داخل جو زمین، در عرض چند ثانیه داغ، ذوب و تبخیر می‌شوند. تبخیر شدن از نظر عموم مردم به معنی ناپدید شدن است اما در واقع، تبخیر شدن به معنی تولید گرد و غبار است. هنگام ورود فضاپیما به جو، مقدار زیادی آلومینیوم و مواد دیگر در معرض گرمای بسیار شَدید قرار می‌گیرند. برخی از قسمت‌های آن به زمین می‌رسند، اما بیشتر آنها به محض ورود به گازهای داغ تبخیر می‌شوند و بلافاصله به صورت افشانه‌ای از ذرات جامد ریز در می‌آیند. برخلاف ذرات شیمیایی تولید شده هنگام خروج از جو، ذراتی که از ورود مجدد جرم به جو تشکیل می‌شوند، تنوع شیمیایی زیادی دارند.

مخزن‌های سوخت، کامپیوترها، صفحه‌های خورشیدی و مواد دیگر، در ارتفاع 85 کیلومتری تشکیل و سپس وارد جو می‌شوند و هنگامی که وارد استراتوسفر می‌شوند، با ذرات کربن سیاه و آلومینیوم که از مرحله پرتاب در آنجا قرار دارند ترکیب می‌شوند. شناسایی واکنش‌های شیمیایی که از این طریق انجام می‌گیرند نیازمند مطالعات بیشتر و پیشرفته‌تر است. برخی از این ذرات بسیار انفعالی هستند و مقدار کوچکی از آنها می‌تواند تاثیرات زیادی بر ماهیت شیمیایی جو بگذارد.

در مجموع، با توجه به اندازه‌گیری‌ها و شبیه‌سازی‌هایی که تا امروز شده، پرتاب موشک‌ها تاثیر بسیار ناچیزی (بسیار کمتر از 0/1 درصد) بر ازون استراتوسفری دارد. اما این مسئله به معنی بی‌اهمیتی این موضوع نیست. با توجه به افزایش پرتاب‌ها در دهه اخیر و پیدایش گردشگری فضایی در دهه‌های پیش‌رو، نوع سوخت و موتورهای متفاوت موشک‌ها، ابعاد فضاپیماها، مکان فرودگاه‌های فضایی و ارتفاع پروازی موشک‌ها، همه و همه بر این نرخ آلودگی تاثیر خواهند داشت. به همین دلیل بررسی مرتب و دقیق آنها در آینده از اهمیت زیادی برخوردار است.

منابع

1. مینا قدسی. مجله دانستنیها.