北京
你可能也好奇過，天上年年都在發射火箭，那些沖天而起的尾焰到底會不會給臭氧層戳出窟窿？最近，科學家還真把這件事拎出來算了筆賬——結果挺有意思，臭氧層確實在“掉血”，但最主要的那一刀，并不是來自火箭上升那一下子，而是火箭殘骸和報廢衛星掉回地球時在大氣層里燒成渣的過程。
我們先看核心的排放“地圖”。2022年一整年，全球一共發射了186枚火箭，同時有472個失效衛星、用過的火箭上面級等物體重返大氣層，加起來總質量將近5000噸。Vliex團隊在近期《Earth’s Future》上發表的分析，就是拿這一年當成切片來算的。他們針對每枚火箭的飛行軌跡做了計算機模擬，把從地面到100公里高空不同高度排放的廢氣都算了進去，連重返物體燒毀時撒出來的東西也一并算清。這些排放數據灌進一個叫GEOS?Chem的大氣化學模型后，臭氧損耗和增溫效應的數值就浮現出來了。
說人話就是，火箭發動機尾氣和再入燃燒殘骸這兩股“排放流”會釋放一系列污染物，其中重返大氣層時產生的大量氮氧化物，對臭氧消耗的“貢獻”尤其扎眼。過去航天產業體量小，大家一直默認這點兒排放對氣候影響不值一提。但如今形勢變了，未來幾年還有近萬顆航天器等著上天組網，排放量會激增，而科學家其實還沒完全摸清這對環境意味著什么——目前只能說，初步證據顯示，臭氧在實實在在地被消耗，地球也跟著多裹了層“熱毯”。
更有意思的是，撬開火箭燃料的“抽屜”看，不同燃料闖的禍還不一樣。研究人員拿NASA的阿爾忒彌斯2號任務做例子，它的助推器用的就是固體燃料。數據無情指出，相對于推進劑本身的質量，固體燃料對臭氧的損耗是最嚴重的那一檔。另一頭，火箭級用的煤油則拿下了增溫效應第一名。這其實很像不同烹飪方式對廚房空氣的影響：有的猛火快炒雖然快，油煙卻嗆得人睜不開眼；有的小火慢燉看似溫和，但把整個廚房烘得又悶又熱。
還有一個容易忽略的細節。火箭尾氣噴出后并不是一攤死水，會在羽流里繼續進行化學反應，相當于邊飛邊給自己“換配方”。這次研究特意把羽流化學環節納入了計算，結果發現，考慮這些反向后，航天排放影響的估算值其實是降低了一些的。這倒不是說污染變小了，而是提醒我們，過去可能高估了某幾條通路的破壞力。這也意味著，未來再評估航天環境賬時，羽流化學是個不能跳過的步驟。
所以整件事的邏輯鏈大概是這樣的：火箭和重返物體先排放混合污染物→重返時的氮氧化物成為耗氧主兇→固體燃料和煤油分別在耗氧和升溫上各顯“神通”→羽流反應再給賬本做些修正。但直到現在，學界掌握的還是“影響在發生、有些部位比預想嚴重、有些機理還不確定”這種半透明的狀態。Vliex團隊自己也坦言，隨著航天產業持續膨脹，重返排放和火箭羽流化學這個方向還需要更多的眼睛盯著。畢竟，天上的路越修越密，我們總得知道，每一次呼嘯升空和燃燒回歸，究竟給頭頂那層脆弱的臭氧盾留下了多少看不見的擦痕。
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