La technologie spatiale réutilisable a conduit à une augmentation du transport spatial à moindre coût, popularisé par les vols spatiaux commerciaux d'entreprises comme SpaceX et Virgin Galactic. Ce qui est mal compris, cependant, ce sont les émissions de propulsion des fusées qui créent d'importants changements de chauffage et de composition dans l'atmosphère.

En Physique des fluides , des chercheurs de l'Université de Nicosie à Chypre ont évalué l'impact potentiel d'un lancement de fusée sur la pollution atmosphérique en étudiant le transfert de chaleur et de masse et le mélange rapide des sous-produits de combustion à des altitudes allant jusqu'à 67 kilomètres dans l'atmosphère.

"Une meilleure compréhension des émissions des fusées nécessite la modélisation et la simulation de la dynamique des fluides des gaz d'échappement des fusées dans l'atmosphère", a déclaré le co-auteur Dimitris Drikakis.

L'équipe a modélisé les gaz d'échappement et le panache de développement à plusieurs altitudes le long d'une trajectoire typique d'une fusée standard actuelle. Ils l'ont fait comme exemple prototypique d'une fusée à deux étages pour transporter des personnes et des charges utiles sur l'orbite terrestre et au-delà.

"Nous montrons que la pollution par les fusées ne doit pas être sous-estimée, car les futurs lancements fréquents de fusées pourraient avoir un effet cumulatif significatif sur le climat de la Terre", a déclaré le co-auteur Ioannis Kokkinakis.

Les chercheurs ont découvert la production d'oxydes d'azote thermiques (NO_x ), composants des gaz d'échappement, peuvent rester élevés jusqu'à des altitudes où la pression atmosphérique ambiante est supérieure voire légèrement inférieure à la pression de sortie des tuyères, c'est-à-dire inférieure à une altitude d'environ 10 km.

Dans le même temps, la masse de dioxyde de carbone émise lorsque la fusée monte de 1 kilomètre d'altitude dans la mésosphère équivaut à celle contenue dans 26 kilomètres cubes d'air atmosphérique à la même altitude.

Ils ont découvert que l'impact sur l'atmosphère localement et momentanément dans la mésosphère peut être important. Alors que les courants d'air vont progressivement transporter et mélanger le CO₂ d'échappement dans l'atmosphère, apportant finalement le CO₂ redescendre à ses niveaux naturels, l'échelle de temps sur laquelle cela se produit n'est pas claire.

Les scientifiques pensent qu'un certain nombre de lancements de fusées pourraient encore exister au-dessus desquels le dioxyde de carbone mésosphérique pourrait s'accumuler au fil du temps, augmentant ainsi les niveaux naturels et affectant notre climat.

Leurs résultats suggèrent que dans le pire des cas, suffisamment de NO_x pourrait être produit pendant le temps qu'il faut à la fusée pour atteindre une altitude de 10 kilomètres et polluer plus de 2 kilomètres cubes d'air atmosphérique avec un NO_x concentration qui, selon l'Organisation mondiale de la santé, serait à un niveau dangereux pour la santé humaine.

"Nous espérons que les compagnies aériennes commerciales, telles que SpaceX, Virgin Galactic et New Shepard, et leurs motoristes associés, prendront en compte ces effets dans les conceptions futures", a déclaré Drikakis. + Explorer plus loin

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