Рост числа запусков ракет угрожает восстановлению озонового слоя

Тяжёлая ракета-носитель Falcon Heavy компании SpaceX во время первого запуска 6 февраля 2018 года. Автор: SpaceX / Keystone

Стремительный рост числа ракетных запусков в мире может замедлить восстановление жизненно важного озонового слоя, предупреждает Сандра Ваттиони. Проблема недооценивается, но её можно смягчить с помощью дальновидных скоординированных действий.

В последние годы ночное небо заполнилось спутниками быстрорастущих группировок на низкой околоземной орбите, что связано с бумом космической индустрии. Хотя это развитие открывает захватывающие возможности, оно также вызывает новые экологические проблемы.

Запуски ракет и возвращающиеся космические обломки выбрасывают загрязняющие вещества в средние слои атмосферы, где они могут повредить озоновый слой, защищающий жизнь на Земле от вредного ультрафиолетового излучения. Эта растущая проблема только начинает изучаться учёными.

Долгое время недооцениваемая угроза

В средних и верхних слоях атмосферы выбросы от ракет и космического мусора могут сохраняться в 100 раз дольше, чем выбросы наземных источников, из-за отсутствия процессов удаления, таких как вымывание облаками. Хотя большинство запусков происходит в Северном полушарии, атмосферная циркуляция распространяет эти загрязнители по всему земному шару.

Чтобы лучше понять долгосрочное влияние ракетных выбросов, международная исследовательская группа под руководством Лауры Ревелл из Университета Кентербери использовала климатическую модель, разработанную в ETH Zurich и Физико-метеорологической обсерватории в Давосе (PMOD/WRC). Моделирование показало, как прогнозируемые выбросы от ракет повлияют на озоновый слой к 2030 году. Исследование опубликовано в журнале npj Climate and Atmospheric Science.

Согласно сценарию с 2040 запусками в год к 2030 году (примерно в 8 раз больше, чем в 2024 году), глобальная толщина озонового слоя уменьшится почти на 0,3%, с сезонным снижением до 4% над Антарктидой, где озоновая дыра всё ещё образуется каждую весну.

Хотя эти цифры на первый взгляд кажутся незначительными, важно помнить, что озоновый слой всё ещё восстанавливается после повреждений, вызванных долгоживущими хлорфторуглеродами (CFC), запрещёнными Монреальским протоколом в 1989 году. Сегодня толщина глобального озонового слоя примерно на 2% ниже доиндустриального уровня и не ожидается полного восстановления до 2066 года. Наши выводы показывают, что выбросы от ракет (в настоящее время не регулируемые) могут задержать это восстановление на годы или десятилетия в зависимости от роста космической индустрии.

Выбор топлива имеет значение

Основными факторами разрушения озона от ракетных выбросов являются газообразный хлор и сажевые частицы. Хлор каталитически разрушает молекулы озона, а сажевые частицы нагревают средние слои атмосферы, ускоряя химические реакции, разрушающие озон.

В то время как большинство ракетных топлив выделяют сажу, выбросы хлора в основном происходят от твердотопливных двигателей. В настоящее время только криогенные топлива (жидкий кислород и водород) оказывают незначительное влияние на озоновый слой. Однако из-за технологической сложности работы с криогенными топливами только около 6% ракетных запусков используют эту технологию.

Неизученные эффекты возвращения спутников

Исследование рассматривало только выбросы при подъёме ракет в космос. Однако большинство спутников на низкой околоземной орбите возвращаются в атмосферу в конце срока службы, сгорая при этом.

Этот процесс создаёт дополнительные загрязнители, включая различные металлические частицы и оксиды азота. Хотя оксиды азота известны как катализаторы разрушения озона, металлические частицы могут способствовать образованию полярных стратосферных облаков или служить поверхностями для реакций, что может усилить потерю озона.

Эти эффекты возвращения пока плохо изучены и не включены в большинство атмосферных моделей. С ростом спутниковых группировок выбросы при возвращении будут становиться всё более частыми, и их общее влияние на озоновый слой, вероятно, окажется выше текущих оценок.

Необходимы дальновидность и координация

Хорошая новость: по мнению учёных, возможна космическая индустрия, не наносящая вреда озону. Мониторинг выбросов, минимизация использования хлора и сажеобразующих топлив, развитие альтернативных двигательных систем и внедрение соответствующих регулирующих мер — всё это ключевые шаги для обеспечения восстановления озонового слоя. Это потребует скоординированных усилий учёных, политиков и промышленности.

Монреальский протокол успешно показал, что даже глобальные экологические угрозы можно решить через международное сотрудничество. По мере вступления в новую эру космической деятельности потребуются аналогичные дальновидность и координация, чтобы избежать вредного воздействия на озоновый слой — один из важнейших природных щитов Земли.

Дополнительная информация: Laura E. Revell et al, Near-future rocket launches could slow ozone recovery, npj Climate and Atmospheric Science (2025). DOI: 10.1038/s41612-025-01098-6

Источник: ETH Zurich