Ученые проанализировали два сценария развития мировой космической отрасли: консервативный, всего в 884 запуска в год, и второй, который они назвали амбициозный — в 2040 запусков в год. Первый принес умеренный вред, а вот второй сильно изменил моделируемую ситуацию с УФ-облучением. Результаты своей работы они опубликовали в журнале npj Climate and Atmospheric Science.
Озоновый слой в атмосфере защищает поверхность Земли от коротковолнового УФ-излучения, опасного для многих организмов, включая людей. Хлор, черная сажа и окислы азота разрушают молекулы озона. Первый образуется в значительных количествах при сжигании твердого ракетного топлива, второй и третьи — при горении керосинового ракетного топлива. Авторы новой работы взяли текущие виды ракетного топлива и проэкстраполировали рост их использования при большем числе запусков. Сейчас их около четверти тысяч ежегодно, а исследователи заложили цифры в несколько раз больше.
В итоге их расчеты показали, что при 2040 пусках в год общий объем озона в атмосфере упадет до 0,29 процента за один год. Над Антарктидой весной — на 3,9 процента. Консервативный сценарий дал лишь 0,17 процента падения объема озона в год. Ученые напоминают, что пока озон медленно восстанавливается после эпохи использования хлорфторуглеродных хладагентов. Его уровень, по их мнению, все еще на два процента ниже нормального. При бурном прогрессе ракетной отрасли восстановление может пойти куда медленнее, или смениться спадом. При этом сгорание отработавших спутников Starlink в атмосфере, даже тысячами в год, не должно, согласно работе, отрицательно повлиять на уровень озона в стратосфере.
Работа, однако, содержит ряд упущений в расчетах. Во-первых, основную часть запусков в мире осуществляет SpaceX, которая планирует не 884, и не 2040 пусков в год, а не менее пяти тысяч пусков Starship ежегодно уже в 2030-х. Во-вторых, авторы экстраполируют сегодняшнее распределение ракетных топлив на будущие пуски.
А это не имеет смысла, поскольку все перспективные разрабатываемые ракеты Земли на сегодня используют только метановое горючее. При его горении хлор не образуется, поскольку, в отличие от твердого ракетного топлива, он отсутствует в составе как горючего, так и окислителя. Объем черной сажи в продуктах сгорания метана крайне мал, что отличает его от современного керосинового ракетного топлива. Наконец, объем окислов азота при сгорании метана также существенно ниже, чем при горении керосина, твердого топлива или топлив на основе гидразина.
Таким образом, фактическое влияние наблюдаемого ракетного бума на озоновый слой остается неясным. С одной стороны, пять тысяч пусков Starship в год будет использовать 30 миллионов тонн топлива, в то время как нынешняя четверть тысячи пусков в год расходуют порядка сотни тысяч тонн топлива ежегодно. С другой стороны, будущие пуски не будут нарабатывать хлор, наиболее опасный для озонового слоя. Как на самом деле будет изменяться уровень озона поэтому все еще неизвестно: нужна научная работа, которая сможет реалистичнее учесть изменения как в количестве пусков, так и в составе используемых для них топлив.