Aseguran que los cohetes espaciales contaminan la atmósfera mucho más de lo que se prevé
Martes 17 de
Mayo 2022
La contaminación de los gases de escape de los motores de los cohetes se extiende a lo alto de la atmósfera terrestre, según revela un nuevo estudio publicado en la revista Physics of Fluids.
Investigadores de la Universidad de Nicosia (Chipre) evaluaron el impacto potencial del lanzamiento de un cohete en la contaminación atmosférica para conocer la transferencia de calor y masa y la rápida mezcla de los subproductos de la combustión para altitudes de hasta 67 kilómetros en la atmósfera.
La tecnología espacial reutilizable motivó un aumento del transporte espacial a un menor costo, tal y como han popularizado los vuelos espaciales comerciales de empresas como SpaceX y Virgin Galactic. Sin embargo, lo que no se conoce bien es que las emisiones de los cohetes de propulsión crean un calentamiento significativo y cambios de composición en la atmósfera.
"La mejora de la comprensión de las emisiones de los cohetes requiere la modelización y simulación de la dinámica de fluidos de los gases de escape de los cohetes hacia la atmósfera", afirma Dimitris Drikakis, coautor del estudio.
El equipo modeló los gases de escape y el penacho en desarrollo a varias altitudes a lo largo de una trayectoria típica de un cohete estándar actual. Lo hicieron como ejemplo prototípico de un cohete de dos etapas para transportar personas y cargas útiles a la órbita terrestre y más allá.
"Demostramos que la contaminación de los cohetes no debe subestimarse, ya que los frecuentes lanzamientos de cohetes en el futuro podrían tener un importante efecto acumulativo en el clima de la Tierra", destaca el coautor Ioannis Kokkinakis.
Los investigadores descubrieron que la producción de óxidos de nitrógeno (NOx) térmicos, componentes de los gases de combustión, puede seguir siendo elevada hasta altitudes con una presión atmosférica ambiente superior o incluso ligeramente inferior a la presión de salida de las toberas, es decir, por debajo de una altitud de aproximadamente 10 kilómetros.
Al mismo tiempo, la masa de dióxido de carbono emitida cuando el cohete asciende 1 kilómetro de altura en la mesosfera equivale a la contenida en 26 kilómetros cúbicos de aire atmosférico a la misma altitud.
Comprobaron que el impacto en la atmósfera de forma local y momentánea en la mesosfera puede ser significativo. Si bien las corrientes de aire transportarán y mezclarán gradualmente el CO2 de los gases de escape por toda la atmósfera, devolviendo finalmente el CO2 a sus niveles naturales, la escala temporal en la que esto ocurre no está clara.
Los científicos creen que todavía podría existir un cierto número de lanzamientos de cohetes por encima del cual el dióxido de carbono mesosférico podría acumularse con el tiempo, aumentando así los niveles naturales y afectando a nuestro clima.
Sus resultados sugieren que, en el peor de los casos, se podrían producir suficientes NOx durante el tiempo que tarda el cohete en alcanzar una altitud de 10 kilómetros para contaminar más de 2 kilómetros cúbicos de aire atmosférico con una concentración de NOx que, según la Organización Mundial de la Salud (OMS), estaría en un nivel peligroso para la salud humana.
"Esperamos que las empresas de vuelos comerciales, como SpaceX, Virgin Galactic y el New Shepard, y sus fabricantes de motores asociados, tengan en cuenta estos efectos en futuros diseños", completó Drikakis.
La tecnología espacial reutilizable motivó un aumento del transporte espacial a un menor costo, tal y como han popularizado los vuelos espaciales comerciales de empresas como SpaceX y Virgin Galactic. Sin embargo, lo que no se conoce bien es que las emisiones de los cohetes de propulsión crean un calentamiento significativo y cambios de composición en la atmósfera.
"La mejora de la comprensión de las emisiones de los cohetes requiere la modelización y simulación de la dinámica de fluidos de los gases de escape de los cohetes hacia la atmósfera", afirma Dimitris Drikakis, coautor del estudio.
El equipo modeló los gases de escape y el penacho en desarrollo a varias altitudes a lo largo de una trayectoria típica de un cohete estándar actual. Lo hicieron como ejemplo prototípico de un cohete de dos etapas para transportar personas y cargas útiles a la órbita terrestre y más allá.
"Demostramos que la contaminación de los cohetes no debe subestimarse, ya que los frecuentes lanzamientos de cohetes en el futuro podrían tener un importante efecto acumulativo en el clima de la Tierra", destaca el coautor Ioannis Kokkinakis.
Los investigadores descubrieron que la producción de óxidos de nitrógeno (NOx) térmicos, componentes de los gases de combustión, puede seguir siendo elevada hasta altitudes con una presión atmosférica ambiente superior o incluso ligeramente inferior a la presión de salida de las toberas, es decir, por debajo de una altitud de aproximadamente 10 kilómetros.
Al mismo tiempo, la masa de dióxido de carbono emitida cuando el cohete asciende 1 kilómetro de altura en la mesosfera equivale a la contenida en 26 kilómetros cúbicos de aire atmosférico a la misma altitud.
Comprobaron que el impacto en la atmósfera de forma local y momentánea en la mesosfera puede ser significativo. Si bien las corrientes de aire transportarán y mezclarán gradualmente el CO2 de los gases de escape por toda la atmósfera, devolviendo finalmente el CO2 a sus niveles naturales, la escala temporal en la que esto ocurre no está clara.
Los científicos creen que todavía podría existir un cierto número de lanzamientos de cohetes por encima del cual el dióxido de carbono mesosférico podría acumularse con el tiempo, aumentando así los niveles naturales y afectando a nuestro clima.
Sus resultados sugieren que, en el peor de los casos, se podrían producir suficientes NOx durante el tiempo que tarda el cohete en alcanzar una altitud de 10 kilómetros para contaminar más de 2 kilómetros cúbicos de aire atmosférico con una concentración de NOx que, según la Organización Mundial de la Salud (OMS), estaría en un nivel peligroso para la salud humana.
"Esperamos que las empresas de vuelos comerciales, como SpaceX, Virgin Galactic y el New Shepard, y sus fabricantes de motores asociados, tengan en cuenta estos efectos en futuros diseños", completó Drikakis.
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