В Физика жидкостей, опубликованный AIP Publishing, исследователи из Университета Никосии на Кипре оценили потенциальное воздействие запуска ракеты на загрязнение атмосферы, исследовав тепло- и массоперенос и быстрое смешивание побочных продуктов сгорания на высотах до 67 километров в атмосфере.

"Для улучшения понимания выбросов ракет требуется моделирование гидродинамики выхлопных газов ракет в атмосферу", - сказал соавтор Димитрис Дрикакис.

Команда смоделировала выхлопные газы и развивающийся шлейф на нескольких высотах вдоль типичной траектории стандартной современной ракеты. Они сделали это в качестве прототипа двухступенчатой ракеты для транспортировки людей и полезных грузов на орбиту Земли и за ее пределы.

"Мы показываем, что загрязнение от ракет не следует недооценивать, поскольку частые запуски ракет в будущем могут оказать значительное кумулятивное воздействие на климат Земли", - сказал соавтор исследования Иоаннис Коккинакис.

Исследователи обнаружили, что образование термических оксидов азота (NOx), компонентов выхлопных газов сгорания, может оставаться высоким на высотах с окружающим атмосферным давлением выше или даже немного ниже давления на выходе из сопел, т.е. ниже высоты примерно 10 км.

В то же время выбрасываемая масса углекислого газа при подъеме ракеты на высоту 1 километр в мезосфере эквивалентна массе, содержащейся в 26 кубических километрах атмосферного воздуха на той же высоте.

Они обнаружили, что воздействие на атмосферу локально и на мгновение в мезосфере может быть значительным. В то время как воздушные потоки будут постепенно переносить и смешивать выхлопной CO₂ по всей атмосфере, в конечном итоге принося CO₂ возвращаясь к своим естественным уровням, временной масштаб, в течение которого это происходит, неясен.

Ученые полагают, что все еще может существовать определенное количество запусков ракет, при превышении которых углекислый газ в мезосфере может накапливаться с течением времени, тем самым увеличивая естественные уровни и влияя на наш климат.

Их результаты показывают, что в наихудшем сценарии за время, необходимое ракете для достижения высоты 10 километров, может образоваться достаточное количество NOx, чтобы загрязнить более 2 кубических километров атмосферного воздуха концентрацией NOx, которая, по данным Всемирной организации здравоохранения, была бы на уровне, опасном для человека здоровье.

"Мы надеемся, что компании, занимающиеся коммерческими полетами, такие как SpaceX, Virgin Galactic и New Shepard, и связанные с ними производители двигателей учтут эти эффекты в будущих проектах", - сказал Дрикакис.