La tecnologia spaziale riutilizzabile ha portato a un aumento del trasporto spaziale a un costo inferiore, come reso popolare dai voli spaziali commerciali di aziende come SpaceX e Virgin Galactic. Ciò che è poco compreso, tuttavia, sono le emissioni di propulsione dei razzi che creano un riscaldamento significativo e cambiamenti di composizione nell'atmosfera.

In Fisica dei fluidi , i ricercatori dell'Università di Nicosia a Cipro hanno valutato il potenziale impatto del lancio di un razzo sull'inquinamento atmosferico studiando il trasferimento di calore e massa e la rapida miscelazione dei sottoprodotti della combustione ad altitudini fino a 67 chilometri nell'atmosfera.

"Una migliore comprensione delle emissioni dei razzi richiede la modellazione e la simulazione della dinamica dei fluidi dei gas di scarico dei razzi nell'atmosfera", ha affermato il coautore Dimitris Drikakis.

Il team ha modellato i gas di scarico e lo sviluppo del pennacchio a diverse altitudini lungo una traiettoria tipica di un razzo standard di oggi. Lo hanno fatto come esempio prototipo di razzo a due stadi per trasportare persone e carichi utili nell'orbita terrestre e oltre.

"Dimostriamo che l'inquinamento dei razzi non deve essere sottovalutato poiché i frequenti lanci futuri di razzi potrebbero avere un effetto cumulativo significativo sul clima terrestre", ha affermato il coautore Ioannis Kokkinakis.

I ricercatori hanno scoperto la produzione di ossidi di azoto termici (NO_x ), componenti dello scarico di combustione, possono rimanere elevati fino ad altitudini con pressione atmosferica ambiente superiore o anche leggermente inferiore alla pressione di uscita degli ugelli, ovvero al di sotto di un'altitudine di circa 10 km.

Allo stesso tempo, la massa di anidride carbonica emessa quando il razzo sale di 1 chilometro di altitudine nella mesosfera è equivalente a quella contenuta in 26 chilometri cubi di aria atmosferica alla stessa altitudine.

Hanno scoperto che l'impatto sull'atmosfera localmente e momentaneamente nella mesosfera può essere significativo. Mentre le correnti d'aria trasporteranno e mescoleranno gradualmente il CO₂ di scarico in tutta l'atmosfera, portando infine il CO₂ tornando ai suoi livelli naturali, la scala temporale su cui ciò accade non è chiara.

Gli scienziati ritengono che potrebbe esistere ancora un certo numero di lanci di razzi al di sopra del quale l'anidride carbonica mesosferica potrebbe accumularsi nel tempo, aumentando così i livelli naturali e influenzando il nostro clima.

I loro risultati suggeriscono che nello scenario peggiore, NO_x sufficienti potrebbe essere prodotto nel tempo impiegato dal razzo per raggiungere un'altitudine di 10 chilometri per inquinare oltre 2 chilometri cubi di aria atmosferica con un NO_x concentrazione che, secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità, sarebbe ad un livello pericoloso per la salute umana.

"Ci auguriamo che le compagnie di volo commerciale, come SpaceX, Virgin Galactic e New Shepard, e i loro produttori di motori associati, considerino questi effetti nei progetti futuri", ha affermato Drikakis. + Esplora ulteriormente

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