Calentamiento Global

por qué el costo ambiental de los lanzamientos de cohetes es grande incluso cuando fallan

Una misión reciente del Reino Unido para lanzar satélites al espacio desde Spaceport Cornwall en el oeste de Inglaterra no logró poner los satélites en órbita. Pero el cohete, LauncherOne, logró liberar contaminantes peligrosos a las capas media y superior de la atmósfera, donde muchos permanecerán durante años.

La misión inició una nueva era de lanzamientos de cohetes desde el Reino Unido y es parte del crecimiento global del sector espacial. El número de lanzamientos aumentó considerablemente de 102 en 2019 a un récord de 178 en 2022. Se espera que este crecimiento continúe. Por ejemplo, la bolsa de valores estadounidense Nasdaq ha pronosticado que el sector valdrá 1,4 billones de dólares (1,1 billones de libras esterlinas) para 2030.

Pero a medida que crece la industria, el impacto ambiental de los lanzamientos de cohetes aumentará inevitablemente.

Las evaluaciones del impacto ambiental del sector espacial tienden a centrarse en las emisiones de dióxido de carbono (CO₂). Un informe dirigido por la Universidad de Exeter sobre el impacto de carbono de Spaceport Cornwall es un ejemplo de ello. Llegó a la conclusión de que las emisiones totales de CO₂ generadas en el «ciclo de vida» completo de un cohete, desde su fabricación hasta su lanzamiento, son significativamente menores que el total emitido por todas las demás fuentes en Cornualles.

Pero el impacto del carbono no es el aspecto más preocupante del lanzamiento de un cohete.

El cohete LauncherOne partió del puerto espacial de Cornwall el 9 de enero de 2023.
JANUSZ KONARSKI/Shutterstock

Bajas emisiones, alto impacto

La energía requerida para impulsar cohetes como LauncherOne al espacio se produce a partir de la reacción entre el combustible de queroseno apto para cohetes y el oxígeno líquido. Durante este proceso, se generan contaminantes del aire y, a medida que el cohete asciende, se liberan directamente en múltiples capas de la atmósfera. Los principales contaminantes producidos incluyen carbón negro u partículas de hollín y nitrógeno reactivo gaseoso u óxidos de nitrógeno (NOx).

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Las partículas de hollín absorben eficientemente los rayos del sol y por lo tanto calientan la atmósfera. El NOx liberado en la capa de ozono convierte el ozono en oxígeno. Esto adelgaza la capa de ozono y reduce su capacidad para protegernos de los rayos nocivos del sol.

Las evaluaciones de impacto ambiental también comparan la cantidad de emisiones de contaminantes del aire de los lanzamientos de cohetes con las fuentes de contaminación del aire en la Tierra, como la actividad industrial y los automóviles. Los cohetes emiten muchas menos partículas de hollín que estas fuentes, por lo que este enfoque lleva a la conclusión de que las emisiones de los cohetes no son una preocupación ambiental y, por lo tanto, no vale la pena regularlas.

Por ejemplo, LauncherOne produjo aproximadamente 800 kg de partículas de hollín (obtenidas al multiplicar la cantidad de propulsor por la cantidad de hollín producida por 1 kg de propulsor quemado). Esto equivale a solo el 0,1 % del hollín que emiten los automóviles en el Reino Unido cada año. Pero comparar las emisiones de hollín de un cohete con otras fuentes enmascara el verdadero impacto ambiental.

El escape de un automóvil que emite una columna de humo negro.
Las partículas de hollín liberadas en la parte inferior de la atmósfera persisten durante menos tiempo que en la atmósfera superior.
Toa55/Shutterstock

El verdadero costo ambiental

Mis colegas y yo llevamos a cabo una investigación, publicada el año pasado, para determinar el efecto real de los lanzamientos de cohetes sobre el clima y la capa de ozono. Calculamos y mapeamos las emisiones de contaminantes atmosféricos de los 102 cohetes que se lanzaron en 2019. Luego, incorporamos estos valores en un modelo que da cuenta de los complejos procesos físicos y químicos que ocurren en la atmósfera terrestre.

El modelo estimó el cambio en la cantidad de energía que entra y sale de la atmósfera debido a las partículas de hollín adicionales de los lanzamientos de cohetes. Usamos esta información para determinar que el hollín emitido por los cohetes tiene un efecto de calentamiento de 400 a 500 veces mayor que el hollín emitido por fuentes más cercanas a la Tierra.

Esto se debe a que los cohetes liberan hollín en la atmósfera, hasta altitudes de unos 80 km. Las partículas de hollín a estas alturas permanecen suspendidas en la atmósfera durante más de dos años, en comparación con las pocas semanas del hollín que se produce más cerca de la Tierra. Cuanto más tiempo estén suspendidas las partículas en la atmósfera, mayor será su efecto sobre el clima.

La lluvia elimina las partículas de hollín que se encuentran más abajo en la atmósfera. Pero las capas superiores de la atmósfera están secas y el hollín se elimina al depositarse muy lentamente en la Tierra. La atracción de la gravedad de la Tierra también disminuye en fuerza cuanto más lejos están las partículas de la Tierra. Esto significa que cuanto más alto se liberan estas partículas, más tiempo permanecen en la atmósfera.

Por el contrario, nuestro modelo descubrió que el efecto del NOx en la capa de ozono cuando se libera durante el lanzamiento de un cohete es relativamente pequeño. Estimamos que alrededor de 200 veces menos moléculas de ozono son destruidas por la contaminación de los gases de escape de los cohetes que las que actualmente destruyen las fuentes industriales de sustancias que agotan la capa de ozono prohibidas por el Protocolo de Montreal. Pero esto puede cambiar dado el crecimiento excepcional en la cantidad de cohetes lanzados en los últimos tres años y el crecimiento anticipado del sector espacial global.

La industria espacial brinda servicios vitales como comunicaciones, navegación y pronóstico del tiempo y está ayudando a los científicos a comprender nuestro planeta. Incluso mi propia investigación requiere observaciones de la contaminación del aire de instrumentos lanzados en órbita por cohetes. Pero sus beneficios deben equilibrarse con regulaciones que minimicen su daño al medio ambiente, particularmente a medida que la cantidad de lanzamientos de cohetes continúa creciendo.

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