Значительное увеличение запусков ракет, которое вызвано развитием околоземной экономики, истончает озоновый слой, выяснили ученые. При неблагоприятном развитии событий к 2050 году последствия будут необратимыми. В зоне риска могут оказаться и регионы юга России. Специалисты предложили комплекс мер для восстановления озонового слоя. В том числе ограничение применения ракетных топлив, которые содержат хлор, и введение регулирования и квот. Однако, по мнению экспертов, США могут использовать эти меры для ограничения конкуренции в сфере ракетных запусков.

Развитие космических технологий может негативно сказаться на состоянии озонового слоя — защитной оболочки Земли, которая защищает всё живое от агрессивного УФ-излучения. К такому выводу пришли ученые из Санкт-Петербургского государственного университета, которые совместно с коллегами из Новой Зеландии, США, Швейцарии и Испании смоделировали влияние запусков ракет на озоносферу.

По словам исследователей, в последние годы в околоземном пространстве значительно возросло количество систем, которые обеспечивают работу спутникового интернета, навигации, зондирования Земли и других сервисов. Такие системы состоят из тысяч аппаратов, расположенных на орбитах на высотах от 250 до 600 км. Для поддержания своей работоспособности они требуют постоянного обновления и замены отдельных спутников, что приводит к частым запускам ракет. В результате стратосфера испытывает беспрецедентную нагрузку.

— Многие газы и твердые частицы, которые образуются при работе ракетных двигателей, обладают высокой химической и радиационной активностью и способны разрушать озоновый слой. Причем это воздействие происходит как во время запусков, так и при возвращении космических аппаратов в атмосферу, — сообщил «Известиям» соавтор исследования, руководитель Лаборатории исследований озонового слоя и верхней атмосферы СПбГУ Евгений Розанов.

Все виды топлива создают выбросы, которые влияют на озоновый слой, уточнил он. К примеру, при сгорании керосина образуется углекислый газ, водяной пар, оксиды азота и сажа. А при сжигании твердых видов ракетного топлива к ним добавляются частицы глинозема (оксида алюминия) и хлороводорода. Последний быстро превращается в реактивный хлор.

Наибольший вред озоновому слою наносят соединения хлора и азота, которые напрямую разрушают его в результате химических реакций, отметили ученые. Однако водяной пар и способствует образованию агрессивных соединений, а частицы оксида алюминия выступают катализатором, ускоряя эти процессы.

Также вызывают озабоченность вещества, которые образуются при сходе космических аппаратов с орбиты и их возвращении в атмосферу. В частности, в верхних слоях атмосферы происходит абляция (сдувание) с поверхности объектов частиц оксида алюминия. В результате в стратосфере может накапливаться порядка 0,2–5 тыс. т этих веществ в год.

— Чтобы понять, происходят ли потери озона по мере развития ракетно-космической отрасли, мы рассмотрели два сценария до 2030 года — амбициозный и консервативный. В первом случае запуски происходят с 72-часовыми интервалами на каждом из 17 действующих космодромов, что предполагает 2040 запусков в год. Второй сценарий — по одному в неделю и, следовательно, 884 запуска в год, — объяснил Евгений Розанов.

По его словам, в среднем за 10 лет озоносфера восстанавливается на 1–3%. Вместе с тем через пять лет она будет ежегодно терять при консервативном сценарии 0,17%, а при амбициозном — 0,29%. Это значит, что защитный барьер планеты будет истончаться. Современные темпы выдачи лицензий на проведение запусков позволяют предположить, что минимальный сценарий будет значительно превышен.

Как предполагают ученые, самое сильное истончение озонового слоя — до 4% — произойдет в высоких широтах южного полушария — над Новой Зеландией и Южной Америкой. Если тенденции сохранятся, то уже до 2050 года в этих районах произойдут необратимые изменения. При дальнейшем развитии событий эти явления распространятся и на Северное полушарие, включая юг России.

Отказаться от ракетных запусков невозможно, поскольку от них зависит развитие техники и освоение космического пространства. Однако можно снизить их негативное воздействие, сократив использование твердых топлив с содержанием хлора, считает Евгений Розанов. Другой мерой может стать введение регулирования и квот.

— К примеру, запуски ракет Falcon-9 компании SpaceX действительно оказывают влияние на озоновый слой Земли. Основную угрозу создают выбросы оксидов азота и металлических частиц. Также представляют опасность частички. Горючее для ракеты-носителя Starship — метан — относительно экологичное. При его сгорании выделяются вода и углекислый газ. Тем не менее в больших дозах на высотах свыше 90 км они могут влиять на химические процессы в атмосфере, а регулярные, частые старты способны усилить эффект, — прокомментировал эксперт космонавтики, автор Telegram-канала «Космодайвер» Николас Оксман.

Он добавил, что озоновый слой способен к самовосстановлению за счет солнечного света. И нынешние масштабы запусков ракет не приведут к его катастрофическому разрушению. Но тревогу вызывает перспектива резкого увеличения запусков и сгорания тысяч спутников. Пока старты Starship оказывают локальное и обратимое влияние, но при тех темпах запусков, которые обещает Илон Маск в случае реализации его марсианской программы, это может стать проблемой для Земли.

— В исследовании ученые провели параллели с ситуацией в 1970–1980 годах, когда массовое использование хладагентов типа фреона привело к сильному истончению озоносферы. Критическую ситуацию исправили благодаря Монреальскому протоколу 1987 года, который объединил мировое сообщество для поэтапного отказа от применения опасных веществ. Сегодня, согласно выводам ученых, ракетные запуски могут обратить вспять процесс восстановления, — отметил старший научный сотрудник Института космических исследований РАН Игорь Угольников.

Вместе с тем, по мнению ведущего научного сотрудника Института солнечно-земной физики СО РАН Юрия Ясюкевича, малые химические примеси, которые появляются в верхней атмосфере, могут изменить ее общую фотохимию. Это может спровоцировать нарушение равновесия, последствия которого сложно прогнозировать.

— Научная работа основана на известной фотохимической модели атмосферы «Сокол» российского происхождения. Авторы приходят к очевидному выводу, что космическая индустрия влияет на состав атмосферы в глобальном масштабе. При этом сомнительно, что кто-то, кроме специалистов, почувствует это влияние, поскольку речь идет об изменении концентрации стратосферного озона на единицы процентов. Однако, если количество запусков возрастет, через несколько десятилетий эффект станет существенным, — полагает исполнительный директор научно-технического центра мониторинга окружающей среды и экологии МФТИ Александр Родин.

Вероятно, в ближайшие годы ужесточат международное регулирование, предположил он. В частности, введут ограничения на состав ракетного топлива. При этом США заботу об озоновом слое могут использовать в качестве предлога для сохранения своего лидерства в космическом бизнесе и недопущения на рынок конкурентов, резюмировал эксперт.