วิธีการทำงานของเครื่องยนต์จรวด

มาร์ติน รอส หัวหน้าผู้เขียนการศึกษาจาก The Aerospace Corporation ในลอสแอนเจลิส กล่าวว่า การสูญเสียโอโซนในอนาคตจากการปล่อยจรวดอย่างไร้การควบคุมจะเกินกว่าการสูญเสียโอโซนเนื่องจากคลอโรฟลูออโรคาร์บอนหรือซีเอฟซี ซึ่งกระตุ้นพิธีสารมอนทรีออลในปี 1987 ที่ห้ามสารเคมีทำลายชั้นโอโซน การศึกษาซึ่งรวมถึงมหาวิทยาลัยโคโลราโดแห่งโบลเดอร์และมหาวิทยาลัยการบินเอ็มบรี-ริดเดิ้ล จัดทำการวิเคราะห์ตลาดเพื่อประเมินการลดลงของชั้นโอโซนในอนาคต โดยพิจารณาจากการเติบโตที่คาดไว้ของอุตสาหกรรมอวกาศและผลกระทบที่ทราบจากการปล่อยจรวด ศาสตราจารย์ Darin Toohey จากแผนกวิทยาศาสตร์บรรยากาศและมหาสมุทรของ CU-Boulder กล่าวว่า "ในขณะที่ตลาดการปล่อยจรวดเติบโตขึ้น การปล่อยจรวดที่ทำลายชั้นโอโซนก็เช่นกัน" "หากปล่อยไว้อย่างไร้ระเบียบ การปล่อยจรวดภายในปี 2593 อาจส่งผลให้เกิดการทำลายชั้นโอโซนมากกว่าที่ CFC เคยรับรู้" บทความเกี่ยวกับเรื่องนี้โดย Ross และ Manfred Peinemann จาก The Aerospace Corporation, Toohey จาก CU-Boulder และPatrick Ross จาก Embry-Riddle Aeronautical University เผยแพร่ทางออนไลน์ในเดือนมีนาคมในวารสารAstropolitics เนื่องจากความพยายามในอวกาศที่เสนอบางอย่างจะต้องมีการปล่อยจรวดขนาดใหญ่บ่อยครั้งในระยะเวลาที่ขยายออกไป การศึกษาใหม่นี้จึงได้รับการออกแบบเพื่อดึงความสนใจไปที่ประเด็นนี้โดยหวังว่าจะจุดประกายการวิจัยเพิ่มเติม รอสส์กล่าว “ความไม่แน่นอนในโลกของนโยบายมักนำไปสู่การควบคุมที่ไม่จำเป็น” เขากล่าว "เราแนะนำว่าสิ่งนี้สามารถหลีกเลี่ยงได้ด้วยความเข้าใจที่ชัดเจนยิ่งขึ้นว่าจรวดส่งผลกระทบต่อชั้นโอโซนอย่างไร" การปล่อย จรวด ทั่วโลกในปัจจุบันทำให้ชั้นโอโซนลดลงไม่เกินสองสามร้อยของ 1 เปอร์เซ็นต์ต่อปี Toohey กล่าว แต่เมื่ออุตสาหกรรมอวกาศเติบโตขึ้นและสารเคมีอื่นๆ ที่ทำลายชั้นโอโซนลดลงในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ของโลก ปัญหาการลดลงของชั้นโอโซนจากการปล่อยจรวดคาดว่าจะก้าวไปสู่ระดับแนวหน้า ปัจจุบัน กระสวยอวกาศเพียงไม่กี่แห่งของ NASA ที่ปล่อยสารทำลายชั้นโอโซนในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์มากกว่าปริมาณการใช้เครื่องพ่นยาที่ใช้สาร CFC ต่อปีทั้งปีที่ใช้รักษาโรคหอบหืดและโรคอื่นๆ ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งขณะนี้ถูกห้ามใช้ ทูเฮย์กล่าว "พิธีสารมอนทรีออลได้ละทิ้งอุตสาหกรรมอวกาศซึ่งอาจรวมอยู่ด้วย" โมเลกุลของก๊าซติดตามที่มีปฏิกิริยาสูงที่เรียกว่าอนุมูลมีอิทธิพลเหนือการทำลายโอโซนในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ และอนุมูลเดี่ยวในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์สามารถทำลายโมเลกุลของโอโซนได้ถึง 10,000 โมเลกุลก่อนที่จะถูกปิดใช้งานและถูกกำจัดออกจากชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ อนุภาคขนาดจิ๋ว รวมทั้งเขม่าและอนุภาคอะลูมิเนียมออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจากเครื่องยนต์จรวด ทำให้เกิดพื้นที่ผิวที่มีปฏิกิริยาทางเคมีซึ่งเพิ่มอัตราที่อนุมูลดังกล่าว "รั่วไหล" จากแหล่งกักเก็บและมีส่วนในการทำลายชั้นโอโซน ทูเฮย์กล่าว นอกจากนี้ เครื่องยนต์จรวดทุกประเภททำให้เกิดการสูญเสียชั้นโอโซน และผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ของจรวดเป็นแหล่งเดียวของสารประกอบที่ทำลายชั้นโอโซนของมนุษย์ที่ถูกฉีดเข้าไปในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ชั้นกลางและชั้นบรรยากาศชั้นบนที่ชั้นโอโซนอาศัยอยู่โดยตรง เขากล่าว แม้ว่าหน่วยงานด้านวิทยาศาสตร์ของสหรัฐฯ จะใช้เงินหลายล้านดอลลาร์เพื่อประเมินศักยภาพการสูญเสียโอโซนจากกองเรือสมมุติของเครื่องบินความเร็วเหนือเสียง 500 ลำ ซึ่งเป็นกองเรือที่ไม่เคยเกิดขึ้นจริง แต่ก็มีการวิจัยน้อยกว่ามากเพื่อทำความเข้าใจขอบเขตของผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นกับกองจรวดที่มีอยู่ทั่วโลก อาจมีต่อชั้นโอโซน รอสส์ กล่าว ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2530 สาร CFCs ถูกห้ามใช้ในกระป๋องสเปรย์ สารทำความเย็นในช่องแช่แข็ง และเครื่องปรับอากาศ นักวิทยาศาสตร์หลายคนคาดว่าชั้นโอโซนในสตราโตสเฟียร์ซึ่งดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตที่เป็นอันตรายมากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ที่อาจเป็นอันตรายต่อมนุษย์และระบบนิเวศ จะกลับไปสู่ระดับที่มีอยู่ก่อนการใช้สารเคมีทำลายชั้นโอโซนภายในปี 2583 จรวดทั่วโลกใช้จรวดหลายชนิด รวมทั้งของแข็ง ของเหลว และลูกผสม Ross กล่าวว่าในขณะที่ยังไม่ค่อยมีใครรู้ว่าพวกเขาเปรียบเทียบกันอย่างไรในแง่ของการสูญเสียโอโซนที่เกิดขึ้น แต่จำเป็นต้องมีการศึกษาใหม่เพื่อให้พารามิเตอร์ที่จำเป็นเพื่อเป็นแนวทางในการควบคุมการปล่อยจรวดเชิงพาณิชย์และของรัฐบาลในอนาคต “ยี่สิบปีอาจดูเหมือนห่างไกล แต่การพัฒนาระบบอวกาศมักใช้เวลาหนึ่งทศวรรษหรือนานกว่านั้น และต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมาก” รอสส์กล่าว "เราต้องการลดความเสี่ยงที่กฎระเบียบด้านโอโซนที่คาดเดาไม่ได้และเข้มงวดมากขึ้นจะเป็นอุปสรรคต่อการเข้าถึงอวกาศ โดยการวัดและสร้างแบบจำลองว่าจรวดประเภทต่างๆ ส่งผลกระทบต่อชั้นโอโซนอย่างไร" ทีมวิจัยมองในแง่ดีว่ายังมีวิธีแก้ปัญหาอยู่ "เรามีทรัพยากร เรามีความเชี่ยวชาญ และตอนนี้เรามีประวัติด้านกฎระเบียบเพื่อแก้ไขปัญหานี้อย่างมีประสิทธิภาพ" Toohey กล่าว "ผมมองโลกในแง่ดีว่าเราจะแก้ปัญหานี้ได้ แต่เราจะไม่แก้ปัญหาด้วยการไม่ทำอะไรเลย"