La tecnología espacial reutilizable ha llevado a un aumento en el transporte espacial a un costo menor, como lo popularizaron los vuelos espaciales comerciales de compañías como SpaceX y Virgin Galactic. Sin embargo, lo que no se comprende bien es que las emisiones de propulsión de los cohetes crean un calentamiento significativo y cambios en la composición de la atmósfera.

En Física de los Fluidos , investigadores de la Universidad de Nicosia en Chipre evaluaron el impacto potencial del lanzamiento de un cohete sobre la contaminación atmosférica mediante la investigación de la transferencia de calor y masa y la mezcla rápida de los subproductos de la combustión a altitudes de hasta 67 kilómetros en la atmósfera.

"Una mejor comprensión de las emisiones de los cohetes requiere el modelado y la simulación de la dinámica de fluidos de los gases de escape de los cohetes en la atmósfera", dijo el coautor Dimitris Drikakis.

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 actual estándar. Hicieron esto como un ejemplo prototípico de un cohete de dos etapas para transportar personas y cargas útiles a la órbita de la Tierra y más allá.

"Mostramos que la contaminación de los cohetes no debe subestimarse, ya que los futuros lanzamientos frecuentes de cohetes podrían tener un efecto acumulativo significativo en el clima de la Tierra", dijo el coautor Ioannis Kokkinakis.

Los investigadores encontraron la producción de óxidos de nitrógeno térmicos (NO_x ), componentes del escape de combustión, pueden permanecer elevados hasta altitudes con una presión atmosférica ambiente por encima o incluso ligeramente por debajo de la presión de salida de las boquillas, es decir, por debajo de una altitud de aproximadamente 10 km.

Al mismo tiempo, la masa de dióxido de carbono emitida a medida que el cohete sube 1 kilómetro de altitud en la mesosfera es equivalente a la contenida en 26 kilómetros cúbicos de aire atmosférico a la misma altitud.

Descubrieron que el impacto en la atmósfera a nivel local y momentáneo en la mesosfera puede ser significativo. Mientras que las corrientes de aire transportarán y mezclarán gradualmente el CO₂ de escape a través de la atmósfera, eventualmente trayendo el CO₂ volver a sus niveles naturales, la escala de tiempo en la que esto sucede no está clara.

Los científicos creen que aún podría existir una cierta cantidad de lanzamientos de cohetes por encima de los cuales el dióxido de carbono mesosférico podría acumularse con el tiempo, aumentando así los niveles naturales y afectando nuestro clima.

Sus resultados sugieren que, en el peor de los casos, suficiente NO_x podría producirse 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 NO_x concentración que, según la Organización Mundial de la Salud, estaría en un nivel peligroso para la salud humana.

"Esperamos que las compañías de vuelos comerciales, como SpaceX, Virgin Galactic y New Shepard, y sus fabricantes de motores asociados, consideren estos efectos en diseños futuros", dijo Drikakis. + Explora más

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