Впервые исследователи напрямую наблюдали и измерили атмосферное загрязнение, вызванное возвращающейся на Землю ступенью ракеты SpaceX, практически в реальном времени. Этот прорыв, достигнутый с использованием специализированного лазерного прибора под названием LIDAR, знаменует собой значительный шаг вперёд в понимании воздействия растущего космического мусора на окружающую среду. Исследование подтверждает, что возвращающиеся космические аппараты выделяют в атмосферу значительное количество материалов, особенно лития, что вызывает опасения относительно долгосрочных последствий для климата и атмосферной химии.
Наблюдение: Шлейф Falcon 9 над Европой
20 февраля 2025 года верхняя ступень ракеты SpaceX Falcon 9 развалилась над Европой, рассеивая обломки над Польшей. Исследователи из Института атмосферной физики имени Лейбница в Германии воспользовались возможностью измерить образовавшийся в результате загрязнения. Используя LIDAR, они обнаружили десятикратное увеличение плотности лития на высоте около 96 километров примерно через 20 часов после того, как ракета испарилась недалеко от ирландского побережья.
Команда подтвердила свои выводы с помощью моделей атмосферной циркуляции, убедившись, что наблюдаемый шлейф соответствует прогнозируемой траектории возвращающихся обломков. Этот метод верификации необходим, поскольку атмосферные условия могут быстро рассеивать загрязнители, что затрудняет точное отслеживание без сложного моделирования.
Почему Литий? Уникальный Атмосферный Индикатор
Исследователи сосредоточились на литии, поскольку он встречается в атмосфере крайне редко. Это делает его идеальным маркером для выявления загрязнения от антропогенных возвратов. По словам ведущего автора Робина Винга, космические аппараты, особенно те, которые оснащены корпусами из алюминиево-литиевого сплава и литиевыми батареями, могут вносить значительно больше лития за одно событие, чем естественные источники.
«По нашим оценкам, одна ракета Falcon 9 может выделять около 30 килограммов лития, в то время как естественные источники вносят всего около 80 граммов в сутки во всём мире».
Растущая Проблема Космического Мусора
Увеличение числа спутников на орбите означает более частые возвраты космического мусора на Землю. Европейское космическое агентство оценивает, что более трёх обломков возвращается на Землю ежедневно, высвобождая сотни тонн материала в атмосферу ежегодно. Хотя по количеству это меньше, чем от естественных метеоритов, этот искусственный мусор представляет собой уникальную угрозу из-за своего состава.
В отличие от природных космических тел, космические аппараты содержат такие материалы, как алюминий и литий, которые могут нарушить озоновый слой и изменить тепловой баланс атмосферы. Алюминий, в частности, быстро реагирует с кислородом, образуя оксид алюминия, известный разрушитель озона. Измерение алюминия напрямую затруднено из-за его быстрой скорости реакции, но учёные стремятся усовершенствовать свои методы для будущих наблюдений.
Будущие Исследования и Последствия
Команда Лейбница сейчас разрабатывает более продвинутую систему LIDAR, способную обнаруживать одновременно несколько металлических соединений. Это позволит им более точно различать загрязнение от космических аппаратов и естественных источников.
Элоиза Марай, профессор атмосферной химии в Университетском колледже Лондона, подчёркивает важность этого исследования для улучшения экологических моделей. Точное моделирование имеет решающее значение для оценки истинного глобального воздействия возвратов космических аппаратов.
Исследование подтверждает то, что учёные давно подозревали: возвраты космического мусора не являются экологически нейтральными. Это прямое наблюдение обеспечивает критическую основу для будущих исследований и подчёркивает необходимость устойчивых космических практик для смягчения долгосрочных последствий орбитального загрязнения.
