Гонка за покрытием всего мира высокоскоростным интернетом превратила низкую околоземную орбиту в одну из самых оживленных строительных зон в истории человечества. Каждая ракета, запускающая очередную партию спутников, оставляет после себя невидимый след. И этот след может оказаться гораздо серьезнее, чем предполагалось ранее.
Новое исследование, опубликованное в журнале Earth's Future, показало тревожную тенденцию. Спутниковые мегагруппировки, такие как Starlink от SpaceX, разрослись настолько быстро, что к 2024 году их ракеты сожгли больше топлива, чем все остальные типы ракетных миссий вместе взятые. Исследователи под руководством Коннора Р. Баркера из Университетского колледжа Лондона проанализировали данные о запусках и возвращениях спутников в атмосферу с 2020 по 2022 год, после чего смоделировали возможное развитие ситуации до 2029 года.
Проблема заключается в том, что ни один международный стандарт не обязывает компании измерять или ограничивать выбросы в верхние слои атмосферы. Отрасль, чье влияние на климат и озоновый слой может оказаться значительным, остается практически нерегулируемой.
Тысячи спутников, тонны сажи
По оценкам исследователей, в течение следующего десятилетия на низкой околоземной орбите может появиться не менее 65 000 новых спутников мегагруппировок. Китайская компания Guowang, амазонский проект Leo и другие поставщики активно наращивают свои орбитальные группировки. Это в дополнение к примерно 22 500 объектам, которые уже отслеживаются на низкой орбите.
Для запуска всех этих аппаратов ракеты сжигают огромное количество керосина. При сгорании этого топлива образуется сажа, также называемая черным углеродом. На поверхности Земли сажа от автомобилей и электростанций давно признана проблемой изменения климата. Но сажа, выбрасываемая высоко в атмосферу, ведет себя совершенно иначе.
Она поглощает солнечный свет и оказывает согревающее воздействие, которое на единицу массы более чем в 500 раз превышает аналогичный эффект от сажи, выброшенной у поверхности Земли. В верхних слоях атмосферы сажа может годами оставаться не смытой дождем, находясь именно там, где она способна перехватить солнечный свет еще до того, как тот достигнет нижних слоев атмосферы.
Потепление сверху, похолодание снизу
Воздействие ракетной сажи проявляется двумя конкурирующими способами. Исследователи сравнивают этот эффект с неконтролируемым экспериментом в области солнечной геоинженерии, то есть преднамеренными попытками отразить солнечный свет для охлаждения планеты.
Сажа поглощает поступающий солнечный свет, нагревая верхние слои атмосферы. За исследуемое десятилетие эффект потепления от всех ракетных миссий составил 6,47 милливатт на квадратный метр, причем на миссии мегасозвездий пришлось 56 процентов этого эффекта. Однако по мере того, как верхняя атмосфера нагревается, она начинает отражать больше энергии обратно в космос, что приводит к охлаждению нижних слоев атмосферы. На миссии мегасозвездий пришлось 42 процента этого компенсирующего эффекта.
Ученые описывают это как мелкомасштабные эксперименты по впрыскиванию стратосферных аэрозолей без учета потенциальных непредвиденных последствий. Ракеты уже непреднамеренно вмешиваются в энергетический баланс планеты, а четкой международной системы измерения или ограничения этих выбросов не существует.
Небольшая, но растущая угроза озоновому слою
Выбросы от ракет также влияют на озоновый слой, который защищает жизнь на Земле от опасного ультрафиолетового излучения. На данный момент ущерб от всех ракетных миссий относительно невелик. По оценкам, к 2029 году он составит около 0,02 процента от общего объема глобального озона, тогда как потери от химических веществ, регулируемых Монреальским протоколом, достигают примерно 2 процентов.
На долю ракет мегасозвездий приходится лишь около 9 процентов причин истощения озонового слоя, вызванного ракетной деятельностью. Они почти исключительно сжигают керосин, который не выделяет хлорсодержащих соединений, наиболее разрушительных для озона. Однако есть важный нюанс. Спутники в мегагруппировках спроектированы так, чтобы их заменяли примерно каждые пять лет. Это означает, что частота входа в атмосферу со сгоранием отработавших аппаратов будет неуклонно расти.
Каждый такой вход высвобождает побочные продукты, включая частицы металлов, которые могут влиять на химический состав озона способами, которые еще не до конца изучены.
Модель, которая уже недооценила реальность
Исследователи основывали свой анализ на глобальном массиве данных о фактических запусках и случаях входа в атмосферу с 2020 по 2022 год. Используя эти реальные данные, они сделали прогноз на 2029 год, исходя из темпов роста примерно 28 процентов в год для миссий мегагруппировок.
Для проверки своей работы команда сравнила прогнозы модели с фактическими измерениями, полученными в ходе высотной авиационной кампании SABRE 2023 года. Тогда самолет пролетел через выхлопной шлейф ракеты Falcon 9 примерно через 41-45 минут после запуска. Результаты показали, что некоторые выбросы могут быть недооценены.
Когда команда сравнила прогнозируемые показатели запусков в 2023 и 2024 годах с фактическими результатами, обнаружилось тревожное расхождение. Исследователи недооценили расход топлива примерно на 12-16 процентов. Это значит, что реальные выбросы уже превышают прогнозируемые уровни.
Сегодня никакой международный стандарт не требует измерения загрязняющих веществ в верхних слоях атмосферы. Никакие правила не обязывают компании изучать воздействие на атмосферу перед запуском следующей партии спутников. Станет ли спутниковый интернет просто удобством для домохозяйств или превратится в громкий термин в климатической политике, зависит от того, как быстро мировое сообщество решит поднять глаза к небу и задать правильные вопросы.
