超音速飛行機やロケットはオゾン層の回復を妨げる可能性がある

Dec 06, 2023

オゾン層は回復傾向にありますが、まだ完全に森の外へ出たわけではありません。

大気のオゾン層は、20世紀にエアゾールスプレーや冷蔵庫に含まれる化学物質によって破壊されたが、現在は回復しており、数十年以内に完全に回復する可能性さえあると新たな科学的評価が推定している。 しかし、この世界的な治癒プロセスを妨げる可能性のある新しいテクノロジーが出現しています。

オゾンは、成層圏の下部 (地球大気の 2 番目に下層) に分布している 3 つの酸素原子からなる分子で、生体組織に損傷を与え、癌を引き起こし、視力に悪影響を与える可能性がある太陽からの有害な紫外線を遮断します。 成層圏のオゾン層の破壊と南極の上空のオゾン層にぽっかりと空いた穴が初めて発見された 1980 年代以来、世界はその被害の軽減または治癒に向けて長い道のりを歩んできました。

1987 年に施行されたモントリオール議定書は、最も有害なオゾン層破壊物質であるクロロフルオロカーボンの世界的な段階的廃止につながりました。クロロフルオロカーボンは、1950 年代にエアロゾル化された化学スプレーの噴射剤やエアコン システムや自動車の冷媒として導入されました。そして冷蔵庫。

1月9日に発表された世界気象機関（WMO）の報告書によると、オゾン層は40年以内に完全に回復する軌道に乗っているという。 しかし、それはまた、治癒プロセスを将来に戻す可能性がある4つの初期テクノロジーの名前も挙げています。

ここでは、世界の主要な専門家が状況についての見解を述べています。

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現在、約 6,000 個のアクティブな衛星が地球の周りを周回していますが、これは人類史上かつてないほどの数です。 米国会計検査院 (GAO) の評価によれば、2030 年までにこの数は驚異的な 58,000 人に増加する可能性があります。 これらの衛星のほとんどは、SpaceXのStarlink、OneWeb、AmazonのKuiperなどのメガコンステレーション運営会社に属することになる。 これらの衛星の大部分は、地球の低軌道、つまり 1,200 マイル (2,000 キロメートル) 以下の宇宙領域に存在し、定期的に新しい、より高度なモデルに置き換えられます。 つまり、10年以内に、重力によって古い不要な衛星が地球に引き戻されるため、大量の古い宇宙船が地球の大気中で燃え続けることになる。

これらの衛星はアルミニウムやチタンなどの金属でできており、その他の潜在的に有毒な物質も含まれています。 科学者たちは、これらの衛星が燃焼する際に、回復しつつあるオゾン層にダメージを与える可能性のある有害な化学物質が放出されるのではないかと懸念している。

「これらの大きな地球低軌道星座から衛星が大気圏に放出され、大気圏再突入中に蒸発することは、気候とオゾン層の両方に非常に重大な潜在的な影響を及ぼします」と、影響を研究するカリフォルニアのエアロスペース社の研究員マーティン・ロス氏は述べた。成層圏の宇宙システムについて、Space.com に語った。 「現時点では、これらの衛星が蒸発して粒子やガスに変化するときに何が起こるかについてはほとんどわかっていません。これらの粒子やガスが化学的にも放射能的にもどの程度活性であるかはわかりません。しかし、すぐに大量の衛星が存在することはわかっています。これが降ってくるのよ。」

アルミニウム酸化物は、アルミニウムベースの宇宙船本体の燃焼中に生成される可能性があり、これまでオゾン破壊と関連付けられてきました。 チタンの燃焼により酸化チタンが生成される可能性があり、それによって周囲の空気の光学的特性が変化する可能性があるとロス氏は述べた。 衛星のコンポーネントには他にも議論の対象となる元素が存在します。バッテリー内のコバルトやリチウム、微量の金や鉛など、これらの元素はいずれも大気上層には存在しません。

「オゾンとの化学反応性という点で、驚くべきことが起きる可能性がある」とロス氏は語った。 「それが理解する必要があることです。これらの粒子とは何なのか、そしてその化学反応性は何なのか。」

現在退役したコンコルドなどの超音速航空機は、従来のジェット旅客機よりも高い高度を巡航します。 コンコルドや軍用機などの超音速機は、地表の上空 18.3 キロメートル以上を飛行し、保護オゾン層が存在する下層成層圏に汚染物質を放出します。 WMOの報告書は、超音速航空が主流になった場合、その排出物によって「総オゾン層が10％も削減される」可能性があると推定している。

「水蒸気と窒素酸化物を成層圏に放出できる新しい超音速機と極極音速機が開発されている」と、WMOの報告書に協力したNASAゴダード宇宙飛行センターの地球科学主任科学者ポール・ニューマン氏はSpace.comに語った。 「現時点では、それらの航空機は十分ではありませんが、将来、成層圏でこれらの航空機を何千機も飛行させ始めれば、重大な影響を与える可能性があります。」

ブリティッシュ・エアウェイズとエールフランスが運航するコンコルドは、2000年の死亡事故の影響で乗客の関心が急速に冷めたため、2003年に退役しましたが、世界中の航空会社は現在開発中の新世代の超音速機に期待を寄せています。 。

米国に本拠を置くブーム・スーパーソニック社は最近、オーバーチュアと呼ばれる超音速旅客機用の革新的なシンフォニー・エンジンを発表し、同社はこの10年末までに飛行試験を開始できることを期待している。

NASAもまた、超音速飛行に伝統的に伴う煩わしい騒音を排除することを目的とした実験機X-59により、新たな超音速航空事業に出資している。

WMOの報告書はまた、現在ロケット打ち上げによる検出可能なオゾン破壊量は約0.1％にすぎないが、ロケット打ち上げ量の増加が見込まれるため、この数字は将来的には増加する可能性があるとも述べている。

おそらくより環境に優しい水素とメタン燃料を消費する新しいロケット推進システムが開発されているが、科学者らは、これらのロケットモーターからの排気ガスと、オゾンが存在する地球の大気の上層、成層圏との相互作用については十分にわかっていないと警告している。層、そしてさらに高層の中間圏。

ロス氏は、世界の宇宙・大気研究機関が近いうちに高高度航空機を成層圏に運び、化石燃料や水素やメタンなどのより環境に優しい代替燃料を大量に消費するロケットが地球上空を通過するときに正確に何が起こるかを測定することを望んでいる。

「私たちは、固体ロケットモーターがオゾン層の脅威と考えられていた25年前と同じことをしたいのです」とロス氏は語った。 「NASA​​、NOAA（アメリカ海洋大気庁）、そしてアメリカ空軍が全員集まって、成層圏の実際のプルームで測定を行いました。そしてそのおかげで、固体ロケットモーターはそれほど性能が高くないことを発見することができました。」一部のモデルが示唆していたように悪いです。」

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専門家らはまた、人工的手段によって気候変動を遅らせようとする地球工学的介入の可能性がオゾン層に影響を与える可能性があると懸念している。 そのような計画はまだありませんが、科学者たちは長年にわたり、地球の周囲の空気のアルベド、つまり反射率を高めることで、地球の大気中に閉じ込められる熱の量を減らすのに役立つ方法を研究してきました。 このような影響は、大量の硫黄を多く含む火山灰を成層圏に注入する強力な火山噴火の後に観察されています。 有名な話では、1991 年のフィリピンのピナツボ山の噴火の後、世界の平均気温が約 1 度 (摂氏 0.6 度) 低下しました。 効果は少なくとも 15 か月間測定可能でした。

計算された方法でこれらのプロセスを模倣できる手順の概要はすでに説明されています。 しかし、ニューマン氏は、そのような介入の副作用は全く理解されていないと警告する。

「人々は成層圏エアロゾル噴射（SAI）を、二酸化炭素排出量が削減される未来に到達するための潜在的な応急処置として注目し始めている」とニューマン氏は語った。 「これは、大規模な洪水、複数の死者を引き起こす熱波、農作物の壊滅など、壊滅的な気候変動の場合に検討することかもしれません。問題は、私たちのモデルがSAIの影響をうまくシミュレートできないことです。成層圏が大きく変化することは分かっているので、南極のオゾンホールがさらに深刻になるのではないかと懸念されています。」

それにもかかわらず、モントリオール議定書は、人類が団結し、自ら課した環境破壊を阻止する能力の大きな成功であることに変わりはありません。 オゾン層はまだ完全に森の外に出ていないかもしれないが、科学者たちは、オゾン層を守る取り組みで学んだ教訓が、まだ決着がついていない気候変動との戦いに役立つことを期待している。

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テレザはロンドンを拠点とする科学技術ジャーナリストであり、小説家志望であり、アマチュア体操選手でもあります。 チェコ共和国のプラハ出身の彼女は、キャリアの最初の 7 年間をチェコ公共テレビのさまざまなテレビ番組でレポーター、脚本家、プレゼンターとして働いていました。 その後、さらなる教育を追求するためにキャリアを休止し、フランスの国際宇宙大学で理学修士号を取得し、プラハのカレル大学でジャーナリズムの学士号と文化人類学の修士号を取得しました。 彼女は、Engineering and Technology 誌の記者として働き、Live Science、Space.com、Professional Engineering、Via Satellite、Space News などのさまざまな出版物でフリーランスとして活動し、欧州宇宙機関でマタニティ カバー サイエンスの編集者を務めました。

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