飞向太空不环保，人类自身也难保。
作 者：蔓蔓周
01
火箭，是永远不会环保的
我们活在一个历史革命性的时代，亿万富翁才是推动探索太空边界的人，在很大程度上，这些亿万富翁似乎做着令人难以置信的工作。
进入太空从来没有像现在这样容易和频繁，这使得太空旅游、火星任务、NASA月球基地和大量卫星的开发成为可能。此外，这些新时代的火箭可以由碳中和燃料提供动力，这意味着我们现在能够在不破坏地球的情况下探索天空。对吧？最近的一项研究表明，即使是这些革命性的“火箭行善者”也在伤害我们宝贵的星球。
此话怎讲？对太空竞赛又有什么影响呢？
我们先抛出问题：为了了解太空竞赛对环境造成的危害，我们需要知道哪种火箭使用哪种燃料，以及它们排放了多少碳。
首先是Elon Musk的公司SpaceX。
他们的猎鹰9号火箭使用煤油燃料，每次发射释放约425吨二氧化碳，以及水蒸气、煤烟、一氧化碳和氮氧化物(NOx)。他们即将发射的星际飞船也会消耗甲烷，每次发射将产生高达2683吨的二氧化碳，以及更多的水蒸气、煤烟、一氧化碳和氮氧化物。有人会说，煤油和甲烷都可以制造成碳中和的生物燃料，但可惜SpaceX还没有做到这一点。
▲ SpaceX 的 falcon重型助推器着陆(甲烷动力)
另一方面，杰夫·贝佐斯的蓝色起源(Blue Origin)则截然不同。
他们的火箭——New Shepard 和 New Glenn，都是使用纯氢和氧。这意味着当火箭发射时，只会产生水蒸气和氮氧化物。
但是，氢需要大量的能源来提炼，所以依然有着巨大的碳足迹。相比之下，考虑到使用碳中和能源炼油所带来的环境效益，绿色氢比普通氢更健康。然而不幸的是，蓝色起源不使用绿色氢，这意味着即使他们的火箭在发射过程中不排放任何碳，它们仍然有相当大的碳足迹。
▲ 蓝色起源的新谢泼德火箭
02
碳中和火箭就没事了？
答案是No
所以如果有人告诉你，这些新时代的火箭是碳中和的，你可以礼貌地提醒他们，还没有做到，而且真相是残酷和惊人的。
如果减少数千吨的碳排放是如此容易，为什么说还没有做到呢？答案是成本。
为了获得最便宜的发射成本(从而获得最多的发射合同)，火箭公司正在转向「更脏」的燃料，这种燃料会向我们宝贵的大气层中释放大量的碳。
虽然每次火箭发射都会排放大量的碳，但这实际上不是大问题，因为目前阶段可以说火箭的发射还是罕见的，与我们地球上的碳排放总量相比，它们只是沧海一粟。 真正的问题，是在高空大气层中的碳排放。
我们知道一氧化碳，氮氧化物，二氧化碳和水蒸气在低层和中层大气中的作用。但我们对它们在高层大气中的作用知之甚少，因为我们通常的排放不会达到那么高，而且这些气体都不会在高层大气中自然产生。然而，火箭已经将成吨的物质注入到高空大气层，这项研究最终发现了它们对地球的巨大影响。
▲火箭向高层大气排放废气
这些被注射到高空大气层的碳排放都在做什么？为什么说正在「杀死」地球？
让我们从水蒸气开始。
我们经常忘记，水蒸气是最有效的温室气体，锁住了难以置信的热量，因为云(由水蒸气组成)消散得非常快，但水蒸气在高层大气中会变成细小的冰晶，然后慢慢消散，停留在那里的时间比它应该停留的时间长得多，并留住这个已经变暖的地球的热量。
二氧化碳也是如此。
但因为在那么高的地方大气密度要低得多，火箭和飞船的排放可以覆盖更大的区域，比低层大气中的二氧化碳产生更显著的影响。这意味着，即使火箭使用碳中性燃料，也无法抵消火箭产生的碳驱动带来的气候变化。
然后是一氧化碳和氮氧化物。
一氧化碳与氧气和其他气体发生反应，扰乱了大气成分，这种效应在高层大气中被放大。因为较低的密度意味着1g甲烷就能使更大体积的气体发生变化，造成更大的伤害。但氮氧化物也很活跃，是一种非常强的温室气体。然而，由于高层大气与低层大气不太混合，这种可怕的气体在那里停留的时间更长，造成了更大的破坏。
▲ 高空大气层污染可能很难解决
该研究还指出，这种丰富的温室气体将影响大气不同层的混合方式。这是因为它们将更多的热量困在高层大气中，使其“漂浮”到顶部(热空气上升)，避免通过低层下沉，这可能会极大地影响全球的天气模式和气候。
所有这一切都意味着，即使火箭向高层大气排放的二氧化碳量很小，但其影响可能是毁灭性的和深远的。
这提出了一个相当有说服力的论点： 即使任何一家太空公司声称使用碳中和燃料，它们仍然可能对我们宝贵的地球造成重大破坏。
▲ 为了发射需求而建造更多的发射台
03
地球为代价的太空梦
航天工业目前正经历着巨大的发展。这意味着每个国家、火箭制造商和卫星供应商都希望每年发射更多的火箭。
目前，这些火箭发射对环境的影响相对来说是最小的（对比其它碳排放因素来说）。但如果我们让太空旅游市场起飞，让火星殖民地繁荣，让新的空间站蓬勃发展，那么届时火箭发射的次数将呈指数增长。而上述研究表明，地球大气层无法承受如此大规模的发射。
如果考虑到目前我们还没有实现将气候变化控制在1.5°C以内的目标，那么很容易看到未来太空工业，以及新时代的太空竞赛，必须被大规模限制，以拯救地球。
所以不要相信炒作。每一枚火箭都在破坏环境，即使是氢火箭和碳中和的火箭。
到目前为止，我们只是刚刚了解这些高层大气碳排放是如何严重破坏地球的，随着太空竞赛和航天工业发展，这些影响必然会大范围地向更坏的方向发展。
这会让马斯克的火星雄心或贝佐斯的空间站计划暂停吗？他们有考虑到地球的安危吗？至少希望他们在讨论如何缓解这些问题，但从最近几年的太空公司发展来看，我们有理由怀疑少数人到达火星移民的那一天，地球的寿命也就不远了。
我们感慨着航空航天技术的发展，看着一颗颗火箭飞上太空，见证着亿万富翁们花钱砸出了太空梦。
希望少部分人到达「天堂」的愿望，不是以地球为代价。
