По мере того, как частные компании всё активнее выводят ракеты на орбиту, верхние слои атмосферы Земли становятся своеобразной химической лабораторией. Каждый запуск — это технологическое чудо, но за блестящими огнями и громом двигателей скрывается химическая тень. Частицы выхлопа и остатки топлива вступают в реакцию с озоном — и постепенно истончают защитный слой, который спасает всё живое на планете от смертельного ультрафиолета. Учёные лишь начинают понимать масштабы этой новой угрозы, растущей вместе с количеством запусков.
От Монреаля до Марса
В 1980-х человечество уже сталкивалось с кризисом озонового слоя. Тогда виновниками были хлорфторуглероды (ХФУ) — синтетические газы из холодильников и аэрозолей. Они разрушали озон, и над Антарктидой образовалась знаменитая «дыра». Ответ мира был решительным: Монреальский протокол 1987 года запретил эти вещества и ввёл строгие сроки отказа от них. В результате выбросы ХФУ снизились на 99%, и к 2025 году спутники фиксируют одни из самых малых размеров антарктической озоновой дыры за всё время восстановления.
Но пока один источник угрозы почти устранён, на горизонте возникает другой. Рост числа коммерческих запусков — от спутниковых сетей до туристических полётов — породил настоящий «ракетный ренессанс». С 2019 года количество запусков выросло более чем вдвое, и каждый из них оставляет свой химический след в стратосфере.
Что остаётся после запуска
Когда ракета прорывает стратосферу, она оставляет за собой целую смесь веществ: выхлопные газы, хлор из твёрдотопливных ускорителей, металлические микрочастицы и сажу. Эти компоненты не просто удерживают тепло в верхних слоях атмосферы — они запускают химические реакции, разрушающие озон именно там, где он наиболее уязвим.
«Быстрый рост числа запусков по всему миру может замедлить восстановление озонового слоя», — предупреждает Сандро Ваттиони из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе, автор модели 2024 года, оценивающей влияние ракетных выбросов. Его команда показала, что хотя текущее воздействие остаётся ограниченным, толщина озонового слоя всё ещё примерно на 2% меньше, чем до эпохи ХФУ. Восстановление идёт — но оно далеко не завершено.
Тревожные цифры
Продолжая исследования Ваттиони, группа Лауры Ревелл смоделировала несколько сценариев развития ракетной индустрии. В умеренном варианте (около 880 запусков в год) к 2030 году глобальное истончение озона составит примерно 0,17%. В сценарии бурного роста — почти 2000 запусков ежегодно — потери достигают 0,29% по всему миру и до 4% над Антарктидой.
Цифры кажутся небольшими, но в химии озона нет прямых зависимостей: даже малые изменения способны замедлить восстановление, свести на нет десятилетия усилий. Учёные предупреждают: без перехода на более чистые двигатели космическая отрасль может частично перечеркнуть успехи Монреальского протокола.
Что внутри ракетного выхлопа
Главные виновники разрушения озона — хлор и сажа. Хлор катализирует реакции, разрушающие молекулы озона, а сажа прогревает средние слои атмосферы, ускоряя те же процессы.
Большинство видов топлива оставляют сажу, но хлор выделяется только при использовании твёрдых ракетных ускорителей. Жидкотопливные двигатели, работающие на жидком кислороде и водороде, почти не влияют на озон, однако их сложность делает их редкостью — они применяются лишь примерно в 6% запусков.
Но история не заканчивается в момент старта. Спутники, вращающиеся на низких орбитах, со временем сгорают в атмосфере при сходе с орбиты, выбрасывая оксиды азота и металлическую пыль. Азот напрямую разрушает озон, а металлы могут образовывать полярные стратосферные облака или служить поверхностью для реакций, ускоряющих потерю озона. Эти эффекты пока плохо изучены, но по мере роста числа спутниковых созвездий влияние возвращающихся аппаратов будет только усиливаться.
Выводы учёных однозначны: у человечества есть шанс избежать новой озоновой драмы, но потребуется дисциплина и координация. Необходимо отслеживать выбросы ракет, отказаться от топлива с высоким содержанием хлора и сажи, развивать «чистые» двигательные технологии и встроить экологический контроль в каждый этап подготовки запусков.
Исследование опубликовано в журнале NPJ: Climate and Atmospheric Science.
