英国最近在英格兰西部的康沃尔航天港向太空发射卫星的任务未能将卫星送入轨道。但这枚名为LauncherOne的火箭成功地向大气中上层释放了有害污染物，其中许多污染物将在那里停留数年。

这次任务开启了英国火箭发射的新时代，也是太空领域全球增长的一部分。发射次数从2019年的102次急剧增加到2022年的178次。预计这种增长将继续下去。例如，美国证券交易所纳斯达克预测，到2030年，该行业的价值将达到1.4万亿美元(1.1万亿英镑)。

但随着该行业的发展，火箭发射对环境的影响将不可避免地增加。

太空部门对环境影响的评估往往集中在二氧化碳(CO₂)排放上。埃克塞特大学领导的一份关于康沃尔太空港碳影响的报告就是这样一个例子。研究得出的结论是，在火箭从制造到发射的整个“生命周期”中产生的CO₂排放总量明显小于康沃尔郡所有其他来源的排放总量。

但碳排放并不是火箭发射最令人担忧的方面。

推动像LauncherOne这样的火箭进入太空所需的能量是由火箭级煤油燃料和液氧之间的反应产生的。在这个过程中，会产生空气污染物，随着火箭的上升，这些污染物会被直接释放到大气的多个层面。产生的主要污染物包括黑碳或煤烟颗粒和气态活性氮或氮氧化物(NOx)。

煤烟颗粒能有效地吸收太阳光，从而使大气变暖。释放在臭氧层中的氮氧化物将臭氧转化为氧气。这会使臭氧层变薄，降低它保护我们免受太阳有害射线伤害的能力。

环境影响评估还将火箭发射产生的空气污染物排放量与地球上的空气污染源(如工业活动和汽车)进行比较。火箭排放的烟尘颗粒比这些来源要少得多，因此这种方法得出的结论是，火箭排放不是一个环境问题，因此不值得监管。

例如，LauncherOne产生了大约800公斤的煤烟颗粒(用发射药的量乘以产生的煤烟量再乘以燃烧的1公斤发射药)。这相当于英国每年汽车排放烟尘总量的0.1%。但是，将火箭的烟尘排放与其他来源进行比较，掩盖了真正的环境影响。

我和同事们进行了一项研究，研究结果于去年发表，目的是确定火箭发射对气候和臭氧层的真实影响。我们计算并绘制了2019年发射的102枚火箭的空气污染物排放量。然后，我们将这些数值输入到一个模型中，该模型可以解释地球大气中发生的复杂物理和化学过程。

该模型估计了由于火箭发射产生的额外烟尘颗粒而进入和离开大气层的能量量的变化。我们利用这一信息确定，火箭排放的烟尘比距离地球较近的来源排放的烟尘的变暖效应大400-500倍。

这是因为火箭在大气中释放烟尘，高达约80公里的高度。这些高度的烟灰颗粒在大气中停留两年多，而在地球附近产生的烟灰只停留几周。颗粒物在大气中悬浮的时间越长，对气候的影响就越大。

雨水会去除大气中较低的煤烟颗粒。但大气层的上层是干燥的，烟灰通过缓慢地沉降到地球上被清除。粒子离地球越远，地球引力的强度也越小。这意味着这些颗粒释放得越高，它们在大气中停留的时间就越长。

相比之下，我们的模型发现，在火箭发射过程中释放的氮氧化物对臭氧层的影响相对较小。我们估计，目前由《蒙特利尔议定书》所禁止的消耗臭氧物质的工业来源所破坏的臭氧分子，比火箭废气污染所破坏的臭氧分子少200倍左右。但考虑到过去三年发射的火箭数量的异常增长以及全球航天部门的预期增长，这种情况可能会改变。

航天工业提供通信、导航和天气预报等重要服务，并帮助科学家了解我们的星球。就连我自己的研究也需要通过火箭发射到轨道上的仪器来观测空气污染。但它的好处需要与尽量减少其对环境危害的法规相平衡，特别是在火箭发射数量持续增长的情况下。

本文首次发表于2023年1月20日的The Conversation。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。