Cuộc đua không gian và câu chuyện môi trường

Cuộc chạy đua đắt đỏ

Cuộc đua thương mại đưa khách du lịch lên vũ trụ đang nóng lên giữa người sáng lập Tập đoàn Virgin, Sir Richard Branson và cựu Giám đốc điều hành Amazon Jeff Bezos. Ngày 11-7-2021, Branson đã bay lên 80km để đến rìa không gian trong chiếc phi cơ Virgin Galactic VSS Unity do ông điều khiển. Còn tên lửa Blue Origin tự hành của Bezos được phóng vào ngày 20-7 - trùng với ngày kỷ niệm tàu Apollo 11 hạ cánh lên Mặt trăng.

Mặc dù Bezos chậm hơn Branson về thời gian, nhưng tên lửa đã được thiết lập để đạt được độ cao khoảng 120 km. Vụ phóng có vẻ thu hút đối với những khách du lịch rất giàu có: cơ hội để thực sự tiếp cận không gian vũ trụ. Cả hai gói tour đều cung cấp cho hành khách khoảnh khắc vui đùa ngắn ngủi trong tình trạng không trọng lực và nhìn thoáng qua Trái đất từ không gian. Không chịu thua kém, SpaceX của Elon Musk sẽ cung cấp 4 đến 5 ngày du hành trên quỹ đạo với capsule Crew Dragon vào cuối năm 2021.

Tên lửa vũ trụ của Jeff Bezos sử dụng nhiên liệu BE-4.

Thế nhưng, những hậu quả môi trường của ngành du lịch vũ trụ có thể là gì? Bezos tự hào tên lửa Blue Origin của mình “xanh” hơn so với VSS Unity của Branson. Blue Engine 3 (BE-3) đã đưa Bezos, anh trai của ông và hai vị khách vào không gian bằng cách sử dụng chất đẩy hydro lỏng và oxy lỏng. VSS Unity sử dụng bao gồm nhiên liệu gốc cacbon rắn, polybutadien kết thúc bằng hydroxyl (HTPB) và chất oxy hóa lỏng, oxit nitơ. Loạt tên lửa tái sử dụng SpaceX Falcon sẽ đẩy Crew Dragon vào quỹ đạo bằng cách sử dụng oxy lỏng.

Việc đốt cháy các chất phóng này cung cấp năng lượng cần thiết để phóng tên lửa vào không gian đồng thời tạo ra khí nhà kính và chất ô nhiễm không khí. Một lượng lớn hơi nước được tạo ra bằng cách đốt cháy chất đẩy BE-3, trong khi đốt cháy cả nhiên liệu VSS Unity và Falcon tạo ra CO, bồ hóng và một số hơi nước. Chất oxy hóa dựa trên nitơ được VSS Unity sử dụng cũng tạo ra các oxit nitơ, hợp chất góp phần gây ô nhiễm không khí gần Trái đất hơn.

Khoảng 2/3 lượng khí thải đẩy được thải vào tầng bình lưu (12 km-50 km) và tầng trung lưu (50 km-85 km), nơi nó có thể tồn tại ít nhất từ 2 đến 3 năm. Nhiệt độ rất cao trong quá trình khởi động và tái nhập cảnh (khi tấm chắn nhiệt bảo vệ của hàng thủ công đang hoạt động trở lại bị đốt cháy) cũng chuyển nitơ ổn định trong không khí thành các oxit nitơ phản ứng. Những chất khí và hạt này có nhiều tác động tiêu cực đến bầu khí quyển.

Trong tầng bình lưu, các oxit nitơ và hóa chất hình thành từ sự phân hủy của hơi nước sẽ chuyển đổi ôzôn thành ôxy, làm suy giảm tầng ôzôn vốn bảo vệ sự sống trên Trái đất chống lại bức xạ UV có hại. Hơi nước cũng tạo ra các đám mây ở tầng bình lưu tạo bề mặt cho phản ứng này xảy ra với tốc độ nhanh hơn so với phản ứng khác.

VSS Unity của Branson.

Du lịch vũ trụ và biến đổi khí hậu

Khí thải CO và bồ hóng giữ nhiệt trong khí quyển, góp phần làm trái đất nóng lên. Việc làm mát bầu khí quyển cũng có thể xảy ra, do các đám mây hình thành từ hơi nước tỏa ra phản xạ ánh sáng mặt trời tới không gian. Tầng ôzôn bị suy giảm cũng sẽ hấp thụ ít ánh sáng mặt trời chiếu tới hơn, và do đó, làm nóng tầng bình lưu ít hơn.

Việc tìm hiểu tác động tổng thể của các vụ phóng tên lửa lên bầu khí quyển đòi hỏi phải có mô hình chi tiết, để tính đến các quá trình phức tạp này và sự tồn tại của các chất ô nhiễm trong tầng cao khí quyển. Điều quan trọng không kém là hiểu rõ về cách thức phát triển của ngành du lịch vũ trụ. Virgin Galactic dự đoán sẽ cung cấp 400 chuyến bay vũ trụ mỗi năm cho một số ít đặc quyền có đủ khả năng mua chúng.

Blue Origin và SpaceX vẫn chưa công bố kế hoạch của họ. Nhưng trên toàn cầu, các vụ phóng tên lửa được thực hiện mỗi năm gây ra một số tác động có hại cạnh tranh với các nguồn khác - như chlorofluorocarbon làm suy giảm tầng ôzôn (CFCs) và CO từ máy bay. Trong quá trình phóng, tên lửa có thể thải ra lượng oxit nitơ nhiều hơn từ 4 đến 10 lần so với Drax, nhà máy nhiệt điện lớn nhất ở Anh, trong cùng khoảng thời gian.

Để các nhà quản lý quốc tế theo kịp ngành công nghiệp non trẻ này đồng thời kiểm soát ô nhiễm của nó một cách hợp lý, giới khoa học cần hiểu rõ hơn về tác động của những phi hành gia tỷ phú này đối với bầu khí quyển của hành tinh chúng ta.