«اوزون» در تیررس ماجراجویی بشر
به گزارش جهان صنعت نیوز: افزایش مورد انتظار پرتاب راکت‌های فضایی با هدف گسترش گردشگری فضایی ، ماموریت‌های فرود بر ماه و احتمالا سفر به مریخ شاید برای برخی نویدبخش آغاز عصر جدیدی از اکتشافات فضایی باشد، اما مطالعات انجام‌شده در سازمان ملی اقیانوسی و جوی آمریکا نشان می‌دهد که افزایش بی‌سابقه فعالیت‌های مرتبط با سفرهای فضایی می‌تواند به لایه محافظت‌کننده اوزون آسیب برساند. سوخت موتور راکت‌هایی که به‌طور گسترده در صنایع هوافضا کاربرد دارند حاوی ماده‌ای به نام کروزین (نفت سفید) است که با سوختن آن کربن سیاه یا دوده تولید می‌شود. این ماده به‌‌شدت آلاینده، به‌طور مستقیم وارد استراتوسفر می‌شود؛ قسمتی از اتمسفر زمین که لایه اوزون هم جزو آن است. لایه اوزون از موجودات زنده زمین در برابر اثرات تشعشعات فرابنفش محافظت می‌کند. قرار گرفتن در معرض پرتوهای فرابنفش ممکن است به بروز سرطان پوست، تضعیف سیستم ایمنی بدن انسان و اختلال در اکوسیستم زمین و کشاورزی منجر شود. با ادامه روند رو به رشد فعالیت‌های فضایی پیش‌بینی می‌شود که در بیست سال آینده تعداد پرتاب راکت‌های سوخت هیدروکربن تا ۱۰ برابر افزایش پیدا کند. اما مطالعه جدیدی که توسط سازمان ملی اقیانوسی و جوی انجام شده و گزارش یافته‌های آن در ژورنال تحقیقات ژئوفیزیک اتمسفریک منتشر شده نشان می‌دهد این میزان افزایش باعث آسیب به لایه اوزون و تغییر الگوهای جریانی در اتمسفر خواهد شد.
«کریستوفر ملونی»، نویسنده ارشد گزارش این مطالعه و دانشمند و محقق موسسه تعاونی تحقیقات علوم محیطی که در آزمایشگاه علوم شیمی سازمان ملی اقیانوسی و جوی فعالیت می‌کند، در مورد اهمیت انجام تحقیقات در این زمینه می‌گوید: «ما باید در مورد تاثیرات بالقوه موتورهای سوخت هیدروکربنی بر استراتوسفر و تاثیرات اقلیمی آن بر زمین بیشتر بدانیم. با انجام پژوهش‌های بیشتر قادر خواهیم بود به درک بهتری از اثرات نسبی استفاده از انواع مختلف راکت‌ها بر اقلیم و اتمسفر زمین دست پیدا کنیم.»
نرخ پرتاب‌‌ها سه برابر شده است
به گفته «ملونی» در دهه‌های اخیر سرعت رشد تعداد پرتاب راکت‌های فضایی سه برابر شده است و انتظار می‌رود در دهه‌های آینده این روند شتاب بیشتری بگیرد. راکت‌ها تنها منبع آلودگی آئروسل ناشی از فعالیت‌های انسانی در خارج از تروپوسفر محسوب می‌شوند. تروپوسفر پایین‌ترین لایه اتمسفر است که ۸ تا ۱۶ کیلومتر از سطح زمین ارتفاع دارد. تیم تحقیقاتی از یک مدل اقلیمی برای شبیه‌سازی اثرات انتشار تقریبا ۱۰ هزار تن دوده به‌صورت سالانه به استراتوسفر زمین در نیمکره شمالی برای ۵۰ سال آینده استفاده کرده‌اند. درحال‌حاضر برآورد‌ها نشان می‌دهد که سالانه هزار تن آلاینده دوده ناشی از احتراق موتور راکت‌ها وارد اتمسفر زمین می‌شود. با این حال محققان می‌گویند تاکنون میزان دقیق آلاینده دوده وارد شده به اتمسفر ناشی از کارکرد موتورهای هیدروکربنی مختلف در سراسر جهان به‌خوبی مطالعه نشده است.یافته‌های «ملونی» و همکاران او نشان می‌دهد که افزایش پیش‌بینی‌شده سطح فعالیت‌های فضایی می‌تواند دماهای سالانه استراتوسفر را بین ۵/۰ تا ۲ درجه سانتی‌گراد افزایش دهد. این موضوع می‌تواند به تغییر الگوهای جهانی جریانات جوی ازطریق کاهش سرعت جت استریم در نواحی نزدیک استوا تا میزان ۵/۳درصد و تضعیف جریانات بالارونده استراتوسفر منجر شود.
چگونه گازهای خروجی راکت‌های فضایی بر لایه اوزون تاثیر می‌گذراند؟
«رابرت پورتمن» یکی از نویسندگان گزارش این تحقیق و فیزیکدان محقق در آزمایشگاه علوم شیمی می‌گوید که مولکول‌های اوزون در استراتوسفر شدیدا تحت‌تاثیر دما و جریانات اتمسفریک قرار دارند. بنابراین جای تعجب نیست که تغییر دمای استراتوسفر و تغییر سرعت جریانات آن باعث تغییر فراوانی مولکول‌های اوزون شود. دانشمندان دریافتند که کاهش تعداد مولکول‌های اوزون در جهت قطب و ۳۰ درجه شمالی (نزدیک عرض جغرافیایی شهر هیسوتون) و تقریبا در تمام ماه‌های سال رخ می‌دهد. همچنین بیشتر کاهش تعداد مولکول‌های اوزون به میزان ۴ درصد و در ماه ژوئن در قطب شمال رخ می‌دهد. یافته‌های محققان نشان می‌دهد که تمام نواحی بالاتر از ۳۰ درجه شمالی در برخی مواقع سال تحت‌تاثیر کاهش ضخامت لایه اوزون قرار خواهند گرفت. «ملونی» می‌گوید موضوع جالب‌توجه دیگر این است که توزیع فضایی کاهش ضخامت لایه اوزون به طور مستقیم با مدل‌سازی‌های انجام‌شده در خصوص توزیع آلودگی کربن سیاه در اتمسفر زمین و گرمایش ناشی از آن مطابقت دارد. او اضافه می‌کند: «مخلص کلام این است که افزایش پرتاب راکت‌های فضایی در آینده مردم نیمکره شمالی را بیشتر در معرض پرتوهای مضر فرابنفش قرار خواهد داد.» همچنین تیم تحقیقاتی «ملونی» با هدف درک بهتر تاثیرات جوی ناشی از افزایش بسیار شدید مسافرت‌های فضایی از طریق استفاده از موتورهای سوخت هیدروکربنی و بررسی پاسخ اتمسفریک زمین به مدل‌سازی انتشار ۳۰ هزار و ۱۰۰ هزار تن از آلاینده دوده پرداختند. آنها دریافتند که استراتوسفر زمین حتی به افزایش نه‌چندان زیاد دوده حساسیت نشان می‌دهد. از این رو انتشار بیشتر این آلاینده تاثیرات مشابه اما به مراتب وخیم‌تری بر جریانات جوی نسبت به سناریوی انتشار ۱۰ هزار تنی در پی خواهد داشت.
راه‌اندازی یک بنیاد تحقیقاتی
این مطالعه براساس تحقیقات پیشین چند تن از اعضای تیم شکل گرفته است. «مارتین راس»، دانشمند شرکت آئرواسپیس و یکی از نویسندگان گزارش این تحقیق است که پیش از این در سال ۲۰۱۰ به مطالعه تاثیرات اقلیمی افزایش پرتاب راکت‌های فضایی و به‌تبع آن افزایش انتشار آلاینده دوده پرداخته بود. مطالعه دوم نیز در سال ۲۰۱۷ توسط محققان سازمان ملی اقیانوسی و جوی انجام گرفت. در آن مطالعه نیز «مارتین راس» به تحقیق در مورد پاسخ اقلیمی به انتشار بخار آب ناشی از استفاده از راکت‌های پاک‌تر با سوخت هیدروژنی در قالب یک سیستم پرتاب فضایی با قابلیت استفاده مجدد پرداخته بود. «راس» در این ارتباط می‌گوید: «تحقیقات ما بر اهمیت از بین رفتن لایه اوزون در اثر آلایندگی ذرات دوده ناشی از راکت‌های سوخت مایع تاکید می‌کند. این مدل‌سازی‌ها نشان می‌دهد که راکت‌های فضایی سوخت جامد تنها تهدید برای لایه اوزون به‌شمار نمی‌روند. ما نشان دادیم که ذرات آلاینده ناشی از سفرهای فضایی بر وضعیت اتمسفر زمین تاثیر می‌گذارند.»
مطالعه حاضر تنها به توصیف تاثیر آلاینده دوده بر وضعیت اقلیمی زمین و ترکیبات استراتوسفر می‌پردازد. دانشمندان می‌گویند این اولین قدم برای درک طیف وسیعی از تاثیر آلایندههای ناشی از پرتاب‌های فضایی بر استراتوسفر زمین است. دانشمندان معتقدند گازهای ناشی از احتراق انواع مختلف موتور راکت‌ها باید مورد مطالعه قرار گیرند. خارج شدن ماهواره‌ها از مدار و سقوط آنها به جو زمین یکی دیگر از منابع انتشار دوده و دیگر ذرات آلاینده در بخش‌های میانی تا بالایی اتمسفر زمین است که تاکنون آن‌طور که باید مورد مطالعه قرار نگرفته است. به‌نظر می‌رسد انجام تحقیقات گسترده‌تر در مورد موضوعات اشاره شده برای به‌دست آوردن تصویری کامل از تاثیر آلایندههای صنعت هوافضا بر اقلیم و لایه اوزون زمین ضروری است.
لینک کوتاه :