Po raz pierwszy naukowcy bezpośrednio zaobserwowali i zmierzyli zanieczyszczenie atmosfery spowodowane przez powrót członu rakiety SpaceX na Ziemię w czasie zbliżonym do rzeczywistego. Ten przełom, osiągnięty przy użyciu specjalistycznego instrumentu laserowego o nazwie LIDAR, stanowi znaczący krok naprzód w zrozumieniu wpływu rosnących śmieci kosmicznych na środowisko. Badanie potwierdza, że powracające statki kosmiczne uwalniają do atmosfery znaczne ilości materiałów, zwłaszcza litu, co budzi obawy co do długoterminowego wpływu na klimat i chemię atmosfery.
Obserwacja: pióropusz Falcona 9 nad Europą
20 lutego 2025 roku nad Europą rozpadł się górny stopień rakiety SpaceX Falcon 9, rozrzucając gruz nad Polską. Naukowcy z Instytutu Fizyki Atmosfery Leibniza w Niemczech skorzystali z okazji, aby zmierzyć powstałe zanieczyszczenie. Za pomocą LIDAR-u wykryli dziesięciokrotny wzrost gęstości litu na wysokości około 96 kilometrów, około 20 godzin po wyparowaniu rakiety u wybrzeży Irlandii.
Zespół potwierdził swoje ustalenia, korzystając z modeli cyrkulacji atmosferycznej, upewniając się, że obserwowany pióropusz odpowiada przewidywanej trajektorii powracających śmieci. Ta metoda weryfikacji jest konieczna, ponieważ warunki atmosferyczne mogą szybko rozproszyć zanieczyszczenia, co utrudnia dokładne śledzenie bez skomplikowanego modelowania.
Dlaczego lit? Unikalny wskaźnik atmosferyczny
Naukowcy skupili się na litu, ponieważ występuje on niezwykle rzadko w atmosferze. To sprawia, że jest to idealny marker do identyfikacji zanieczyszczeń pochodzących z powrotów antropogenicznych. Według głównego autora Robina Winga statki kosmiczne, zwłaszcza te wyposażone w korpusy ze stopu aluminiowo-litowego i baterie litowe, mogą w trakcie jednego zdarzenia dostarczyć znacznie więcej litu niż źródła naturalne.
„Szacujemy, że pojedyncza rakieta Falcon 9 może wyemitować około 30 kilogramów litu, podczas gdy źródła naturalne dostarczają na całym świecie tylko około 80 gramów dziennie”.
Problem rosnących śmieci kosmicznych
Więcej satelitów na orbicie oznacza częstsze powroty śmieci kosmicznych na Ziemię. Europejska Agencja Kosmiczna szacuje, że każdego dnia na Ziemię powracają ponad trzy kawałki śmieci, uwalniając co roku do atmosfery setki ton materiału. Chociaż jest ich mniej niż w przypadku naturalnych meteorytów, te sztuczne szczątki stanowią wyjątkowe zagrożenie ze względu na swój skład.
W przeciwieństwie do naturalnych ciał kosmicznych, statki kosmiczne zawierają materiały takie jak aluminium i lit, które mogą zakłócać warstwę ozonową i zmieniać równowagę termiczną atmosfery. W szczególności aluminium szybko reaguje z tlenem, tworząc tlenek glinu, znany niszczyciel ozonu. Bezpośredni pomiar aluminium jest trudny ze względu na jego szybką szybkość reakcji, ale naukowcy starają się ulepszyć swoje metody na potrzeby przyszłych obserwacji.
Przyszłe badania i implikacje
Zespół Leibniza opracowuje obecnie bardziej zaawansowany system LIDAR umożliwiający jednoczesne wykrywanie wielu związków metali. Pozwoli im to dokładniej odróżnić zanieczyszczenia pochodzące ze statków kosmicznych od zanieczyszczeń pochodzących ze źródeł naturalnych.
Eloise Marai, profesor chemii atmosfery na University College London, podkreśla znaczenie tych badań dla udoskonalenia modeli środowiskowych. Dokładne modelowanie ma kluczowe znaczenie dla oceny prawdziwego globalnego wpływu ponownych wejść statków kosmicznych.
Badanie potwierdza to, co naukowcy od dawna podejrzewali: powroty śmieci kosmicznych nie są obojętne dla środowiska. Ta bezpośrednia obserwacja stanowi kluczową podstawę dla przyszłych badań i podkreśla potrzebę zrównoważonych praktyk kosmicznych w celu złagodzenia długoterminowych skutków zanieczyszczenia orbity.
