A tecnologia espacial reutilizável levou a um aumento no transporte espacial a um custo menor, popularizado por voos espaciais comerciais de empresas como SpaceX e Virgin Galactic. O que é pouco compreendido, no entanto, são as emissões de propulsão dos foguetes, criando aquecimento significativo e mudanças de composição na atmosfera.
Em Física dos Fluidos , pesquisadores da Universidade de Nicósia, em Chipre, avaliaram o impacto potencial de um lançamento de foguete na poluição atmosférica, investigando a transferência de calor e massa e a mistura rápida dos subprodutos da combustão para altitudes de até 67 quilômetros na atmosfera.

“Melhor compreensão das emissões de foguetes requer modelagem e simulação da dinâmica de fluidos dos gases de escape de foguetes na atmosfera”, disse o coautor Dimitris Drikakis.

A equipe modelou os gases de escape e desenvolveu a pluma em várias altitudes ao longo de uma trajetória típica de um foguete padrão atual. Eles fizeram isso como um exemplo prototípico de um foguete de dois estágios para transportar pessoas e cargas úteis para a órbita da Terra e além.

"Mostramos que a poluição dos foguetes não deve ser subestimada, pois lançamentos frequentes de foguetes futuros podem ter um efeito cumulativo significativo no clima da Terra", disse o coautor Ioannis Kokkinakis.

Os pesquisadores descobriram que a produção de óxidos de nitrogênio térmicos (NO_x ), componentes dos gases de escape da combustão, podem permanecer elevados até altitudes com uma pressão atmosférica ambiente acima ou mesmo ligeiramente abaixo da pressão de saída dos bicos, ou seja, abaixo de uma altitude de aproximadamente 10 km.

Ao mesmo tempo, a massa de dióxido de carbono emitida quando o foguete sobe 1 quilômetro de altitude na mesosfera é equivalente àquela contida em 26 quilômetros cúbicos de ar atmosférico na mesma altitude.

Eles descobriram que o impacto na atmosfera local e momentaneamente na mesosfera pode ser significativo. Enquanto as correntes de ar gradualmente transportarão e misturarão o CO de exaustão₂ por toda a atmosfera, eventualmente trazendo o CO₂ de volta aos seus níveis naturais, a escala de tempo em que isso acontece não é clara.

Os cientistas acreditam que um certo número de lançamentos de foguetes ainda pode existir acima do qual o dióxido de carbono mesosférico pode se acumular ao longo do tempo, aumentando assim os níveis naturais e afetando nosso clima.

Seus resultados sugerem que, no pior cenário, NO_x suficiente poderia ser produzido ao longo do tempo que leva para o foguete atingir uma altitude de 10 quilômetros para poluir mais de 2 quilômetros cúbicos de ar atmosférico com um NO_x concentração que, segundo a Organização Mundial da Saúde, estaria em um nível perigoso para a saúde humana.

“Esperamos que as empresas de voos comerciais, como SpaceX, Virgin Galactic e New Shepard, e seus fabricantes de motores associados, considerem esses efeitos em projetos futuros”, disse Drikakis. + Explorar mais

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