文|硅兔賽跑
編譯|蔓蔓周
火箭,是永遠(yuǎn)不會(huì)環(huán)保的
我們活在一個(gè)歷史革命性的時(shí)代,億萬富翁才是推動(dòng)探索太空邊界的人,在很大程度上,這些億萬富翁似乎做著令人難以置信的工作。
進(jìn)入太空從來沒有像現(xiàn)在這樣容易和頻繁,這使得太空旅游、火星任務(wù)、NASA月球基地和大量衛(wèi)星的開發(fā)成為可能。此外,這些新時(shí)代的火箭可以由碳中和燃料提供動(dòng)力,這意味著我們現(xiàn)在能夠在不破壞地球的情況下探索天空。對(duì)吧?最近的一項(xiàng)研究表明,即使是這些革命性的“火箭行善者”也在傷害我們寶貴的星球。
此話怎講?對(duì)太空競(jìng)賽又有什么影響呢?
我們先拋出問題:為了了解太空競(jìng)賽對(duì)環(huán)境造成的危害,我們需要知道哪種火箭使用哪種燃料,以及它們排放了多少碳。
首先是Elon Musk的公司SpaceX。
他們的獵鷹9號(hào)火箭使用煤油燃料,每次發(fā)射釋放約425噸二氧化碳,以及水蒸氣、煤煙、一氧化碳和氮氧化物(NOx)。他們即將發(fā)射的星際飛船也會(huì)消耗甲烷,每次發(fā)射將產(chǎn)生高達(dá)2683噸的二氧化碳,以及更多的水蒸氣、煤煙、一氧化碳和氮氧化物。有人會(huì)說,煤油和甲烷都可以制造成碳中和的生物燃料,但可惜SpaceX還沒有做到這一點(diǎn)。
另一方面,杰夫·貝佐斯的藍(lán)色起源(Blue Origin)則截然不同。
他們的火箭——New Shepard和 New Glenn,都是使用純氫和氧。這意味著當(dāng)火箭發(fā)射時(shí),只會(huì)產(chǎn)生水蒸氣和氮氧化物。
但是,氫需要大量的能源來提煉,所以依然有著巨大的碳足跡。相比之下,考慮到使用碳中和能源煉油所帶來的環(huán)境效益,綠色氫比普通氫更健康。然而不幸的是,藍(lán)色起源不使用綠色氫,這意味著即使他們的火箭在發(fā)射過程中不排放任何碳,它們?nèi)匀挥邢喈?dāng)大的碳足跡。
碳中和火箭就沒事了?答案是No
所以如果有人告訴你,這些新時(shí)代的火箭是碳中和的,你可以禮貌地提醒他們,還沒有做到,而且真相是殘酷和驚人的。
如果減少數(shù)千噸的碳排放是如此容易,為什么說還沒有做到呢?答案是成本。
為了獲得最便宜的發(fā)射成本(從而獲得最多的發(fā)射合同),火箭公司正在轉(zhuǎn)向「更臟」的燃料,這種燃料會(huì)向我們寶貴的大氣層中釋放大量的碳。
雖然每次火箭發(fā)射都會(huì)排放大量的碳,但這實(shí)際上不是大問題,因?yàn)槟壳半A段可以說火箭的發(fā)射還是罕見的,與我們地球上的碳排放總量相比,它們只是滄海一粟。真正的問題,是在高空大氣層中的碳排放。
我們知道一氧化碳,氮氧化物,二氧化碳和水蒸氣在低層和中層大氣中的作用。但我們對(duì)它們?cè)诟邔哟髿庵械淖饔弥跎?,因?yàn)槲覀兺ǔ5呐欧挪粫?huì)達(dá)到那么高,而且這些氣體都不會(huì)在高層大氣中自然產(chǎn)生。然而,火箭已經(jīng)將成噸的物質(zhì)注入到高空大氣層,這項(xiàng)研究最終發(fā)現(xiàn)了它們對(duì)地球的巨大影響。
這些被注射到高空大氣層的碳排放都在做什么?為什么說正在「殺死」地球?
讓我們從水蒸氣開始。
我們經(jīng)常忘記,水蒸氣是最有效的溫室氣體,鎖住了難以置信的熱量,因?yàn)樵?由水蒸氣組成)消散得非??欤魵庠诟邔哟髿庵袝?huì)變成細(xì)小的冰晶,然后慢慢消散,停留在那里的時(shí)間比它應(yīng)該停留的時(shí)間長(zhǎng)得多,并留住這個(gè)已經(jīng)變暖的地球的熱量。
二氧化碳也是如此。
但因?yàn)樵谀敲锤叩牡胤酱髿饷芏纫偷枚?,火箭和飛船的排放可以覆蓋更大的區(qū)域,比低層大氣中的二氧化碳產(chǎn)生更顯著的影響。這意味著,即使火箭使用碳中性燃料,也無法抵消火箭產(chǎn)生的碳驅(qū)動(dòng)帶來的氣候變化。
然后是一氧化碳和氮氧化物。
一氧化碳與氧氣和其他氣體發(fā)生反應(yīng),擾亂了大氣成分,這種效應(yīng)在高層大氣中被放大。因?yàn)檩^低的密度意味著1g甲烷就能使更大體積的氣體發(fā)生變化,造成更大的傷害。但氮氧化物也很活躍,是一種非常強(qiáng)的溫室氣體。然而,由于高層大氣與低層大氣不太混合,這種可怕的氣體在那里停留的時(shí)間更長(zhǎng),造成了更大的破壞。
該研究還指出,這種豐富的溫室氣體將影響大氣不同層的混合方式。這是因?yàn)樗鼈儗⒏嗟臒崃坷г诟邔哟髿庵校蛊洹捌 钡巾敳?熱空氣上升),避免通過低層下沉,這可能會(huì)極大地影響全球的天氣模式和氣候。
所有這一切都意味著,即使火箭向高層大氣排放的二氧化碳量很小,但其影響可能是毀滅性的和深遠(yuǎn)的。
這提出了一個(gè)相當(dāng)有說服力的論點(diǎn):即使任何一家太空公司聲稱使用碳中和燃料,它們?nèi)匀豢赡軐?duì)我們寶貴的地球造成重大破壞。
地球?yàn)榇鷥r(jià)的太空夢(mèng)
航天工業(yè)目前正經(jīng)歷著巨大的發(fā)展。這意味著每個(gè)國(guó)家、火箭制造商和衛(wèi)星供應(yīng)商都希望每年發(fā)射更多的火箭。
目前,這些火箭發(fā)射對(duì)環(huán)境的影響相對(duì)來說是最小的(對(duì)比其它碳排放因素來說)。但如果我們讓太空旅游市場(chǎng)起飛,讓火星殖民地繁榮,讓新的空間站蓬勃發(fā)展,那么屆時(shí)火箭發(fā)射的次數(shù)將呈指數(shù)增長(zhǎng)。而上述研究表明,地球大氣層無法承受如此大規(guī)模的發(fā)射。
如果考慮到目前我們還沒有實(shí)現(xiàn)將氣候變化控制在1.5°C以內(nèi)的目標(biāo),那么很容易看到未來太空工業(yè),以及新時(shí)代的太空競(jìng)賽,必須被大規(guī)模限制,以拯救地球。
所以不要相信炒作。每一枚火箭都在破壞環(huán)境,即使是氫火箭和碳中和的火箭。
到目前為止,我們只是剛剛了解這些高層大氣碳排放是如何嚴(yán)重破壞地球的,隨著太空競(jìng)賽和航天工業(yè)發(fā)展,這些影響必然會(huì)大范圍地向更壞的方向發(fā)展。
這會(huì)讓馬斯克的火星雄心或貝佐斯的空間站計(jì)劃暫停嗎?他們有考慮到地球的安危嗎?至少希望他們?cè)谟懻撊绾尉徑膺@些問題,但從最近幾年的太空公司發(fā)展來看,我們有理由懷疑少數(shù)人到達(dá)火星移民的那一天,地球的壽命也就不遠(yuǎn)了。
我們感慨著航空航天技術(shù)的發(fā)展,看著一顆顆火箭飛上太空,見證著億萬富翁們花錢砸出了太空夢(mèng)。
希望少部分人到達(dá)「天堂」的愿望,不是以地球?yàn)榇鷥r(jià)。