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太空旅行,終結世界,這怎麽說?

2024-10-01科學

科學家們證明了太空旅行將終結世界嗎?

出於對探索的好奇心和熱情,似乎終有一天人類會開始居住在其他天體上,活動範圍也會延展到其他恒星。飛往外太空也激勵著地球上的人們,並為我們的社會帶來諸多益處。一些世界上最流行的技術,比如手機網路攝影機和全球定位系統,都是研究太空旅行帶來的成果。探索太空還提升了我們預測天氣的能力、提高了我們對宇宙的整體認識。

當然,太空旅行也有相當大的風險。每當執行載人飛行任務時,總是會有可能發生災難,同時造成巨大的經濟負擔。按照當今的通貨膨脹,第一架太空梭的研發成本約為490億美元。然而,除了這些顯而易見的困擾,其他問題也開始顯露出來。最近,太空旅遊已是可行的計畫,許多公司承諾以合適的價格提供飛往太空的航班,但相關旅遊業的增長也可能伴隨潛在的致命後果。太空旅遊的潛在收入是天文數位。

一些公司向每人收取每進入大氣層90分鐘的費用已經高達近50萬美元,但只承諾幾分鐘的失重狀態和觀看地球的體驗。按照這樣的價格,我們大多數人都難以負擔太空之旅。但是,已經有幾家公司都可以進入太空,所以同行競爭很可能會壓低價格,後續可能推出更便宜的替代品並進一步發展相關技術。

這甚至可能是一個導致宇宙旅行變簡單的突破。科學家們確實有嚴重的擔憂,比如說這可能會影響大氣層和臭氧層。為了產生足夠的能量來制造像火箭或者太空梭一樣需要強大力量的東西,我們目前需要大量的化石燃料,可再生資源基本上是無限的,但我們不能一次性采集太多,美國國家航空暨太空總署和其他宇宙研究機構一直都了解火箭對大氣層有害,但已經發射的火箭太少了以至於不會產生太大問題。現在,這種情況可能就要改變了。

早在20世紀90年代美國國家航空暨太空總署就開始研究火箭對大氣的汙染影響。在當時首要的擔憂問題之一是來自固體火箭發動機產生的氯氣。在地球上氯有自己的用處,但它不屬於大氣層,並且會破壞臭氧層,在美國國家航空暨太空總署進行試驗時,已經確定沒有足夠的發射能構成威脅,但它們仍然可能會對當地所在區域造成影響。這就是太空旅遊開始有影響的問題之一。

一些私人公司正在計劃在未來的每天發射多達幾枚火箭,並且他們將有可能是從同一個發射平台上發射的。維珍銀河是計劃每年為數千人提供一天太空旅遊服務的公司之一,這樣做可能會使該地區的大氣中增多危險的汙染物。如果太空飛行可以被更多人支付得起,因此更為流行,並為更廣泛的受眾所接受,這可能就會變成一個全球性問題。從像維珍銀河這樣的公司,起飛的90分鐘航班飛機,每一次都會釋放像飛了10小時的飛機一樣造成的汙染。目前的好訊息是,航空航天工業在航空燃料的消耗中所占比例還不到1%。

盡管這樣,如果我們達到每天都發射火箭的程度,僅是太空旅遊,就可能從黑炭排放中占地球變暖的6%。來自火箭的汙染有已知和未知的風險。我們知道氯氣會影響我們的臭氧層,這對於保護地球上的生命不受太陽的有害放射線是必要的。為了保護臭氧層,1989年蒙特婁議定書實際上禁止了以氯為基礎的燃料,但當時的航空航天工業並沒有受到這個禁令的影響。

氯氣和氮氧化合物都會對我們的大氣層造成明顯的危害,黑碳也不例外。黑炭也被稱為「煤煙」,產生於化石燃料的燃燒。黑炭所存在的問題是,它會吸收光線並釋放出熱量,這使得它成為我們氣候中一種令人擔憂的化學物質。盡管世界各地的其他化石燃料工廠也會產生黑碳,但火箭所產生的黑炭卻有一個額外的危害。這是因為火箭在上升至大氣層高處時便會排放黑碳,這會使得黑碳滯留於平流層中。

研究表明,當黑炭滯留於平流層時,它對我們的氣候造成的危害可能是在地面燃燒時的500倍。煤煙的排放除了會使地球升溫以外,還可能會對地球上的天氣模式和大氣層的整體化學特性帶來不可預見的問題。然而,並非所有的公司都使用同型別的火箭發動機。例如,藍色起源(Blue Origin)公司以一種不會釋放黑炭的方式來發射火箭,那便是使用液態氫氧發動機。但即便如此,這類發動機仍然會釋放出有害的氮氧化合物。

首先,今天的混合動力型發動機所產生的顆粒大小和碳分子差不多,它比固體火箭發動機產生的要更小也更輕,這意味著它們很容易被捕獲,並可能永遠留存於大氣中。這有可能會導致大氣溫度產生差異,進而以不可預測的方式影響降雨量、風力、極鋒噴流的強度和冬季風暴的模式。而大部份的不可預測性來源於這樣一個事實,即「汙染物以我們無法適應的水平被釋放」。

我們對化石燃料排放的研究大多來自於地表層面的燃燒,所以科學家們並不確定將其直接釋放到大氣中會造成何種後果。但科學家們可以肯定的是,急劇增加的太空旅行可能會對地球產生嚴重的危害。2010年進行的一項探索火箭黑碳排放影響的研究表明,盡管火箭的飛行頻率遠遠低於其他行業,但終有一天火箭的汙染可能會與飛機和噴射機所產生的汙染相當。

By:ZHUYUE,zephyr