亿万富翁太空竞赛的成本将用碳排放来支付

维珍集团创始人理查德布兰森爵士和亚马逊前首席执行官杰夫贝索斯之间的商业竞赛正在让游客进入太空。7 月 11 日星期日，布兰森乘坐他驾驶的维珍银河 VSS Unity太空飞机上升 80 公里到达太空边缘。贝索斯的自主蓝色起源火箭于 7 月 20日发射，恰逢阿波罗 11 号登月周年纪念日。

尽管贝索斯及时输给了布兰森，但他准备到达更高的海拔（约 120 公里）。这次发射展示了他向非常富有的游客提供的服务：真正到达外太空的机会。这两个旅游套餐都为乘客提供了 10 分钟的零重力嬉戏和从太空瞥见地球的机会。不甘示弱，埃隆马斯克的 SpaceX 将在 2021 年晚些时候通过其 Crew Dragon 太空舱提供四到五天的轨道旅行。

太空旅游业可能对环境造成什么后果？贝佐斯吹嘘他的蓝色起源火箭比布兰森的 VSS Unity更环保。蓝色引擎 3 (BE-3)使用液氢和液氧推进剂将贝索斯、他的兄弟和两名客人送入太空。VSS Unity 使用的混合推进剂由固体碳基燃料、羟基封端聚丁二烯 (HTPB) 和液体氧化剂一氧化二氮（笑气）组成。SpaceX Falcon 系列可重复使用火箭将使用液态煤油和液态氧将 Crew Dragon 推入轨道。

燃烧这些推进剂提供了将火箭发射到太空所需的能量，同时也会产生温室气体和空气污染物。燃烧 BE-3 推进剂会产生大量水蒸气，而 VSS Unity 和 Falcon 燃料的燃烧会产生 CO₂、烟灰和一些水蒸气。VSS Unity 使用的氮基氧化剂还会产生氮氧化物，这些化合物会导致靠近地球的空气污染。

大约三分之二的推进剂尾气被释放到平流层（12 公里-50 公里）和中间层（50 公里-85 公里），在那里它可以持续至少两到三年。发射和再入过程中的极高温度（当返回飞行器的防护隔热罩烧毁时）也会将空气中的稳定氮转化为活性氮氧化物。

这些气体和颗粒对大气有许多负面影响。在平流层，水蒸气分解形成的氮氧化物和化学物质将臭氧转化为氧气，耗尽保护地球生命免受有害紫外线辐射的臭氧层。水蒸气还会产生平流层云，为这种反应以比其他方式更快的速度发生提供表面。

太空旅游与气候变化

排放的二氧化碳和烟灰会在大气中吸收热量，导致全球变暖。大气冷却也可能发生，因为由排放的水蒸气形成的云将入射的阳光反射回太空。消耗殆尽的臭氧层也会吸收更少的入射阳光，从而减少平流层的热量。

弄清楚火箭发射对大气的整体影响需要详细的建模，以解释这些复杂的过程以及这些污染物在高层大气中的持久性。同样重要的是清楚地了解太空旅游业将如何发展。

维珍银河预计每年将向少数有能力负担得起的特权人士提供400 次航天飞行。Blue Origin 和 SpaceX 尚未宣布他们的计划。但在全球范围内，火箭发射不需要比目前每年进行的 100 次左右增加太多，以产生与其他来源竞争的有害影响，例如消耗臭氧层的氯氟烃 (CFC) 和来自飞机的二氧化碳。

在发射过程中，火箭在同一时期排放的氮氧化物是英国最大的热电厂 Drax 的四到十倍。太空飞行中四名左右游客的二氧化碳排放量将是长途飞行中每位乘客 1 至 3 吨二氧化碳排放量的50 至 100 倍。

为了让国际监管机构跟上这个新兴行业并适当控制其污染，科学家们需要更好地了解这些亿万富翁宇航员将对我们星球大气产生的影响。