The carbon footprint of space tourism

De commerciële race om toeristen naar de ruimte te brengen, laait op tussen Virgin Group-oprichter Sir Richard Branson en voormalig Amazon-CEO Jeff Bezos. Op zondag 11 juli steeg Branson tot 80 km om de rand van de ruimte te bereiken in zijn bemande Virgin Galactic VSS Unity ruimtevliegtuig. De autonome Blue Origin-raket van Bezos zal naar verwachting op 20 juli gelanceerd worden, wat samenvalt met de verjaardag van de Apollo 11-maanlanding.

Hoewel Bezos het qua tijd aflegt tegen Branson, zal hij hogere hoogtes bereiken (ongeveer 120 km). De lancering zal zijn aanbod aan zeer rijke toeristen demonstreren: de kans om daadwerkelijk de ruimte te bereiken. Beide tourpakketten bieden passagiers een korte tien minuten durende gewichtloosheid en een glimp van de aarde vanuit de ruimte. Om niet achter te blijven, zal Elon Musks SpaceX met zijn Crew Dragon-capsule later in 2021 vier tot vijf dagen baanvluchten aanbieden.

Wat zijn waarschijnlijk de milieugevolgen van een ruimtetoerisme-industrie? Bezos pocht dat zijn Blue Origin-raketten groener zijn dan Bransons VSS Unity. De Blue Engine 3 (BE-3) zal Bezos, zijn broer en twee gasten de ruimte in lanceren met behulp van vloeibare waterstof en vloeibare zuurstof als drijfgassen. VSS Unity gebruikte een hybride drijfgas, bestaande uit een vaste koolstofgebaseerde brandstof, hydroxyl-getermineerd polybutadieen (HT

Het verbranden van deze stuwstoffen levert de energie die nodig is om raketten de ruimte in te lanceren, maar genereert tegelijkertijd broeikasgassen en luchtverontreinigende stoffen. Grote hoeveelheden waterdamp worden geproduceerd door het verbranden van de BE-3 stuwstof, terwijl de verbranding van zowel de VSS Unity- als Falcon-brandstoffen CO₂, roet en wat waterdamp produceert. De stikstofgebaseerde oxidator die door VSS Unity wordt gebruikt, produceert ook stikstofoxiden, verbindingen die bijdragen aan luchtvervuiling dichter bij de aarde.

Ongeveer twee derde van de raketuitlaatgassen komt vrij in de stratosfeer (12 km-50 km) en mesosfeer (50 km-85 km), waar het minstens twee tot drie jaar kan blijven bestaan. De zeer hoge temperaturen tijdens de lancering en terugkeer (wanneer de beschermende hitteschilden van de terugkerende ruimtevaartuigen verbranden) zetten ook stabiele stikstof in de lucht om in reactieve stikstofoxiden.

Deze gassen en deeltjes hebben veel negatieve effecten op de atmosfeer. In de stratosfeer zetten stikstofoxiden en chemicaliën die ontstaan door de afbraak van waterdamp ozon om in zuurstof, waardoor de ozonlaag, die het leven op aarde beschermt tegen schadelijke UV-straling, wordt afgebroken. Waterdamp produceert ook stratosferische wolken die een oppervlak bieden waarop deze reactie sneller kan plaatsvinden dan anders het geval zou zijn.

Uitlaatgassen van CO₂ en roet houden warmte vast in de atmosfeer, wat bijdraagt aan de opwarming van de aarde. Afkoeling van de atmosfeer kan ook optreden, aangezien wolken gevormd uit de uitgestoten waterdamp invallend zonlicht terug de ruimte in reflecteren. Een uitgeputte ozonlaag zou ook minder invallend zonlicht absorberen, en daardoor de stratosfeer minder verwarmen.

Het bepalen van het algehele effect van raketlanceringen op de atmosfeer vereist gedetailleerde modellering, om rekening te houden met deze complexe processen en de persistentie van deze verontreinigende stoffen in de bovenste atmosfeer. Even belangrijk is een duidelijk begrip van hoe de ruimtetoerisme-industrie zich zal ontwikkelen.

Virgin Galactic verwacht jaarlijks 400 ruimtevluchten aan te bieden aan de bevoorrechte weinigen die zich dit kunnen veroorloven. Blue Origin en SpaceX hebben hun plannen nog niet bekendgemaakt. Maar wereldwijd hoeven raketlanceringen niet veel meer te stijgen ten opzichte van de huidige 100 of zo die elk jaar worden uitgevoerd om schadelijke effecten te veroorzaken die concurrerend zijn met andere bronnen, zoals ozonafbrekende chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK's) en CO₂ van vliegtuigen.

Tijdens de lancering kunnen raketten tussen vier en tien keer meer stikstofoxiden uitstoten dan Drax, de grootste thermische energiecentrale in het VK, over dezelfde periode. De CO₂-uitstoot voor de ongeveer vier toeristen op een ruimtevlucht zal tussen de 50 en 100 keer hoger zijn dan de één tot drie ton per passagier op een langeafstandsvlucht.

Om internationale toezichthouders in staat te stellen deze opkomende industrie bij te benen en de vervuiling ervan goed te reguleren, hebben wetenschappers een beter begrip nodig van het effect dat deze miljardair-astronauten zullen hebben op de atmosfeer van onze planeet

Geschreven door Eloise Marais, hoofddocent Fysische Geografie, UCL. Dit artikel is opnieuw gepubliceerd van The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.