Megakonstelacje satelitarne zagrażają odnowie warstwy ozonowej
Nowe badania przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Południowej Kalifornii w Los Angeles wykazały, że w ciągu najbliższych 30 lat stężenie tlenków glinu szkodliwych dla warstwy ozonowej w atmosferze może wzrosnąć o 650 procent.
Stężenie szkodliwych dla warstwy ozonowej tlenków glinu w atmosferze ziemskiej może wzrosnąć o 650 proc. w nadchodzących dziesięcioleciach z powodu wzrostu liczby niedziałających satelitów spalających się podczas ponownego wejścia na orbitę, jak wynika z badania. Ponieważ megakonstelacje satelitarne nadal wzbudzają zainteresowanie prywatnych firm, może to być bardzo zła wiadomość dla tarczy ochronnej naszej planety znanej jako warstwa ozonowa.
Autorzy badania twierdzą, że rosnące stężenia zanieczyszczeń powodowanych przez satelity mogą spowodować „potencjalnie znaczące” zubożenie warstwy ozonowej, a tym samym udaremnić powolną i stałą odbudowę warstwy ozonowej.
Warstwa ozonowa
Warstwa ozonowa musi zostać odbudowana przede wszystkim dlatego, że w latach 80. XX wieku nad Antarktydą powstała dziura w tej warstwie spowodowana stosowaniem gazów bogatych w chlor i fluor w czynnikach chłodniczych i aerozolach. Dziura została jednak naprawiona dzięki protokołowi montrealskiemu, który zakazał stosowania tych szkodliwych substancji w 1987 roku.
Jeśli jednak nowe badanie zespołu jest prawidłowe, proces gojenia może wkrótce napotkać poważną przeszkodę z powodu nowego zagrożenia spowodowanego przez człowieka: megakonstelacji. Megakonstelacje to konglomeraty setek (czasem tysięcy) pojedynczych satelitów współpracujących ze sobą.
W ostatnich latach naukowcy zaczęli wyrażać zaniepokojenie rosnącą liczbą satelitów spalających się w ziemskiej atmosferze. Korpusy statków kosmicznych są wykonane z aluminium, które podczas spalania powoduje powstawanie niszczących warstwę ozonową tlenków glinu.
Nowe badania
Nowe unikalne badanie, przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Południowej Kalifornii (USC) w Los Angeles, jest pierwszym, które modeluje wytwarzanie tych zanieczyszczeń w atmosferze i szacuje ewolucję ich stężeń w oparciu o prognozowane rozprzestrzenianie się satelitów.
W badaniu tym wykorzystano symulację dynamiki molekularnej w skali atomowej do ilościowego określenia ilości tlenku glinu generowanego przy ponownym wejściu modelowego satelity, a następnie wykorzystano liczbę powracających satelitów planowanych dla megakonstelacji satelitarnych, aby przewidzieć ilość tlenku glinu, która zostanie wygenerowana w przyszłości – powiedział Joseph Wang, profesor astronautyki oraz inżynierii lotniczej i mechanicznej na USC.
Setki satelitów spala się w atmosferze
Naukowcy odkryli, że w 2022 roku około 332 ton starych satelitów spłonęło w atmosferze, generując przy tym 17 ton cząstek tlenku glinu. W latach 2016-2022 stężenie tych tlenków w atmosferze wzrosło ośmiokrotnie i będzie nadal rosło wraz z rosnącą liczbą wystrzeliwanych i powracających satelitów.
Według Europejskiej Agencji Kosmicznej na orbicie okołoziemskiej znajduje się obecnie około 12 540 satelitów, z czego około 9 800 działa. Do końca tej dekady liczba ta może wzrosnąć dziesięciokrotnie ze względu na plany prywatnych firm dotyczące budowy megakonstelacji składających się z dziesiątek tysięcy satelitów transmitujących internet na niskiej orbicie okołoziemskiej.
Dynamiczny wzrost liczby satelitów
Przykładowo, megakonstelacja Starlink firmy SpaceX składa się obecnie z ponad 6000 statków kosmicznych, a firma planuje rozmieścić łącznie do 40 000 satelitów na potrzeby tego przedsięwzięcia. Firmy takie jak OneWeb, Amazon i chińskie projekty G60 i Guowang opracowują własne megakonstelacje.
Jeśli wszystkie te plany dojdą do skutku, do 2030 roku w atmosferze może spalać się nawet 3200 ton metrycznych ciał satelitów rocznie. W rezultacie, naukowcy oszacowali, że 630 ton metrycznych tlenków glinu może być uwalnianych do górnej atmosfery rocznie, co prowadzi do 650% wzrostu stężenia tych cząstek w porównaniu z poziomami naturalnymi.
Joseph Wang powiedział, że cząsteczki, które najpierw gromadzą się na wysokości około 85 kilometrów, gdzie większość materiału satelitarnego odparowuje, potrzebują do 30 lat, aby dotrzeć do wysokości, na których znajduje się warstwa ozonowa. Dopiero wtedy tlenki rozpoczęłyby swoje niszczycielskie działanie. Naukowcy nie badali szczegółowo wpływu na ochronną osłonę ozonową. Podkreślili jednak, że skutki mogą być „znaczące”.
Większość ochronnego ozonu na naszej planecie jest skoncentrowana w stratosferze na wysokości od 15 do 30 km. Ozon pochłania szkodliwe promieniowanie ultrafioletowe (UV), chroniąc żywe organizmy na powierzchni planety przed uszkodzeniem.
W przeciwieństwie do tradycyjnych substancji zubożających warstwę ozonową, cząsteczki tlenku glinu wyzwalają procesy niszczenia ozonu bez zużywania się w reakcjach, stwierdzili naukowcy. Stężenia tych substancji pozostają zatem stabilne, umożliwiając tlenkom kontynuowanie ich szkodliwej pracy, dopóki naturalnie nie zejdą na niższe wysokości poniżej warstwy ozonowej. Może to jednak potrwać nawet 30 lat – powiedział Wang.
Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Geophysical Research Letters.
Źródło: space.com
Czytaj też: Swedish Space Cooperation wesprze misję amerykańskiego lądownika księżycowego APEX 1.0
Grafika tytułowa: PIRO / Pixabay
