Американские ученые из Университета Южной Калифорнии изучили связь между космическим мусором и состоянием озонового слоя Земли, защищающего жизнь на планете от солнечного ультрафиолета. Исследование опубликовано в научном журнале Geophysical Research Letters (GRL).
Как показал новый анализ, концентрация этих оксидов увеличилась восемь раз в период с 2016 по 2022 год и продолжит нарастать по мере вывода новых спутников на низкую околоземную орбиту (НОО).
Из 8,1 тыс. действующих аппаратов на низкой околоземной орбите 6 тыс. — это спутники системы Starlink, запущенные за последние годы. Оператор Starlink — компания SpaceX — получила разрешение на запуск еще 12 тыс. спутников и в будущем планирует вывести на НОО новых 42 тыс. устройств. Amazon и другие компании по всему миру намерены создать группировки от 3 тыс. до 13 тыс. спутников.
Спутники интернет-связи недолговечны, служат около пяти лет. Когда обломки старых космических аппаратов сгорают в земной атмосфере, они оставляют частицы оксида алюминия, разрушающего стратосферный озон.
Оксиды не вступают в химическую реакцию с молекулами озона, вместо этого вызывая разрушительные реакции между озоном и хлором, истончающие озоновый слой. Этот эффект может сохраняться десятилетиями.
Чтобы получить более точную картину загрязнения в результате возвращения спутника в атмосферу, исследователи смоделировали химический состав и связи внутри материалов спутников, когда они взаимодействуют на молекулярном и атомном уровнях. Результаты дали исследователям понимание того, как материал меняется при различных затратах энергии.
Исследователи обнаружили, что в 2022 году сгорание спутников увеличило содержание алюминия в атмосфере на 29,5% по сравнению с естественным уровнем.
Моделирование показало, что типичный 250-килограммовый спутник, 30% массы которого составляет алюминий, во время входа в атмосферу будет генерировать около 30 килограммов наночастиц оксида алюминия. Большинство этих частиц создаются в мезосфере, на высоте 50–85 километров над поверхностью Земли.
Затем команда подсчитала, что, исходя из размера частиц, оксидам алюминия потребуется до 30 лет, чтобы опуститься на стратосферные высоты, где находится 90% земного озона.
По оценкам исследователей, к тому времени, когда запланированные в настоящее время группировки спутников будут завершены, каждый год на Землю будет падать 912 тонн алюминия. Это приведет к выбросу в атмосферу около 360 метрических тонн оксидов алюминия в год, что на 646% больше естественного уровня.
Ранее ученые установили, что озоновая дыра угрожает пингвинам и тюленям.