Du lịch vũ trụ thương mại có thể làm trầm trọng thêm vấn đề ô nhiễm không khí của chúng ta

Nhiệm vụ Axiom-1 để gửi bốn phi hành gia tư nhân lên Trạm Vũ trụ Quốc tế là một trong những nhiệm vụ đầu tiên trong kế hoạch của NASA để mở rộng Trạm Vũ trụ Quốc tế cho mục đích thương mại như một phần của những gì được gọi là nền kinh tế quỹ đạo thấp.

Chỉ huy của nhiệm vụ Axiom-1 đã khẳng định mạnh mẽ rằng đây không phải là một ví dụ về du lịch vũ trụ, khi phi hành đoàn đã trải qua đào tạo và nhiệm vụ bao gồm kế hoạch thực hiện nghiên cứu y sinh học.

Các thành viên phi hành đoàn – tất cả là nam giới từ 52 đến 71 tuổi – được cho là đã trả một khoản tiền lên đến 55 triệu đô la Mỹ (42,3 triệu bảng Anh) mỗi vé, một số tiền mà không nghi ngờ sẽ tài trợ một chương trình nghiên cứu y sinh học mạnh mẽ tại Trái đất. Nhưng ngoài giá vé vô lý, tôi lo lắng về tác động môi trường tiềm ẩn của những chuyến du ngoạn vũ trụ như vậy.

Nhiệm vụ đang sử dụng tên lửa SpaceX Falcon 9 Block 5, với phi hành đoàn đặt tại tàu Crew Dragon ở đỉnh của nó. Tên lửa có hai giai đoạn: tên lửa tái sử dụng giữ nhiều nhiên liệu nhất (khoảng bốn phần năm) và trở về Trái đất để tái sử dụng, và giai đoạn thứ hai được bỏ đi.

Tên lửa đạt độ cao khoảng 140km trước khi trở lại Trái đất. Năng lượng cần để đẩy tàu vũ trụ đến Trạm Vũ trụ Quốc tế được đạt được từ phản ứng cháy giữa dầu hỏa tốt và oxy lỏng, tạo ra các sản phẩm phụ độc hại cho môi trường.

Phóng tên lửa và việc trả lại các thành phần tái sử dụng đưa vào nhiều lớp khí quyển khác nhau các chất gây ô nhiễm không khí và khí nhà kính. Trong tầng trung ương và tầng cao, những chất này có thể tồn tại trong khoảng nhiều năm so với các chất gây ô nhiễm tương đương được phát ra tại hoặc gần bề mặt Trái đất, có thể tồn tại trong vài tuần tối đa. Điều này xảy ra vì có ít phản ứng hóa học hoặc sự kiện thời tiết để loại bỏ chất gây ô nhiễm khỏi các tầng trung và tầng cao.

Chất gây ô nhiễm mạnh mẽ

Nhiên liệu dầu hỏa được sử dụng bởi tên lửa Falcon của SpaceX là một hỗn hợp hydrocacbon, bao gồm cacbon và hydrogen. Chúng phản ứng với oxy lỏng để tạo ra carbon dioxide (CO₂), hơi nước (H₂O) và các hạt carbon đen hoặc hắc ín được phát ra từ khí thải tên lửa.

CO₂ và H₂O là các khí nhà kính mạnh mẽ, và các hạt hắc ín rất hiệu quả trong việc hấp thụ tia mặt trời. Điều đó có nghĩa là tất cả những chất này đều đóng góp vào việc làm nóng không khí của Trái đất.

Oxit nitơ (NOx), chất gây ô nhiễm không khí phản ứng, cũng hình thành trong quá trình phóng do nhiệt độ rất cao gây phản ứng liên kết giữa phân tử nitơ và oxy ổn định. NOx cũng được sản xuất khi các thành phần tái sử dụng của tên lửa trở về Trái đất, do nhiệt độ cực kỳ cao gây ra bởi ma sát trên tấm chống nhiệt của chúng khi chúng vụt qua tầng trung cảm ở độ cao 40km-70km.

Khi những hạt này tiếp xúc với tầng ozone (ở tầng trung), chúng chuyển đổi ozone thành oxy, làm suy giảm lớp bảo vệ mảnh mai bảo vệ hành tinh khỏi tia UV có hại của mặt trời.

Mặc dù tổng lượng phát thải CO₂ từ cuộc phóng này sẽ nhỏ so với ngành công nghiệp hàng không toàn cầu, lượng phát thải CO₂ trên mỗi hành khách sẽ là khoảng 100 lần so với một chuyến bay dài.

Lượng phát thải hắc ín cũng ít hơn nhiều so với ngành công nghiệp hàng không, nhưng khi phát ra tầng trung và tầng cao, hắc ín có tác động làm ấm 500 lần lớn hơn so với ở cấp độ gần Trái đất. Điều này phần là do thường không có mây và ít đến không aerosol cạnh tranh với hắc ín để hấp thụ tia mặt trời.

Cơ hội tiềm năng của việc tạo ra mạng lưới ngành công nghiệp và thương mại trong quỹ đạo thấp Trái đất đã được một trong những người sáng lập Axiom ví von như những ngày đầu tiên của phát triển internet, hiện là một công nghệ gần như phổ biến. Nếu chúng ta mở rộng định nghĩa đó để tưởng tượng về mức độ truy cập cao tương tự vào nền kinh tế quỹ đạo thấp, việc phóng tên lửa có khả năng trở nên phổ biến hơn nhiều so với chỉ 146 cuộc phóng đạt được vào năm 2021.

Bài viết của Eloise Marais, Giáo sư Nền địa lý, UCL, được tái xuất bản từ The Conversation dưới giấy phép Creative Commons. Đọc bài viết gốc.