隨著私營(yíng)太空公司競(jìng)相讓太空飛行成為常規(guī)，地球上層大氣不經(jīng)意間成為了一片實(shí)驗(yàn)場(chǎng)。每一次發(fā)射都彰顯著人類的智慧，但其背后也隱藏著一個(gè)不為人關(guān)注的公式：火箭廢氣和推進(jìn)劑殘留與臭氧發(fā)生反應(yīng)，削弱著這一守護(hù)地球生命的屏障。這一問題目前正被科學(xué)家逐步量化，而其影響正如火箭本身一樣急速上升。

在20世紀(jì)80年代，全球曾因合成化學(xué)物質(zhì)氯氟烴（CFC）引發(fā)的大氣危機(jī)而高度警覺。CFC因廣泛應(yīng)用于制冷劑和噴霧罐，致使臭氧層出現(xiàn)空洞并讓有害紫外線大量穿透。全球回應(yīng)迅速且統(tǒng)一：1987年《蒙特利爾議定書》禁止臭氧消耗物質(zhì)，并制定了嚴(yán)格的淘汰時(shí)間表。CFC排放量因此下降了99%，到2025年，衛(wèi)星數(shù)據(jù)顯示自恢復(fù)以來南極臭氧洞已收縮至歷史最小規(guī)模之一。

但在一個(gè)大氣破壞篇章逐漸終結(jié)時(shí)，新的隱患卻悄然浮現(xiàn)。商業(yè)火箭發(fā)射的激增——包括衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)部署和太空旅游——正讓科學(xué)家稱之為“火箭新時(shí)代”。自2019年以來，年度發(fā)射數(shù)量已翻倍，每次發(fā)射在平流層高處都留下了獨(dú)有的化學(xué)痕跡。

每一次穿越平流層的任務(wù)，都會(huì)釋放廢氣、固體推進(jìn)劑中含氯物質(zhì)、發(fā)動(dòng)機(jī)金屬顆粒和燃料燃燒形成的黑碳煙塵。這些殘?jiān)粌H在上層大氣中造成溫室效應(yīng)，還會(huì)引發(fā)一系列破壞臭氧的化學(xué)反應(yīng)，恰好影響臭氧層最脆弱之地。

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zurich）研究員Sandro Vattioni及團(tuán)隊(duì)在2024年進(jìn)行建模研究后指出：“全球火箭發(fā)射數(shù)量激增，有可能減緩關(guān)鍵臭氧層的恢復(fù)進(jìn)程。” Vattioni團(tuán)隊(duì)表示當(dāng)前火箭影響尚為有限，但臭氧層依然比CFC危機(jī)前要薄約2%，表明恢復(fù)雖在進(jìn)行，但尚未完成。

新西蘭坎特伯雷大學(xué)（Laura Revell）的團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步基于Vattioni的模型，分析了全球發(fā)射業(yè)未來幾種增長(zhǎng)路徑。在中等假設(shè)下（每年約884次發(fā)射），到2030年全球臭氧將減少約0.17%。而高增長(zhǎng)情景下，年發(fā)射量接近2040次，全球臭氧損失增至0.29%，南極上空更達(dá)近4%。

這一百分比看似微小，但臭氧化學(xué)過程并非線性變化。微小變化就足以延緩恢復(fù)，蠶食數(shù)十年的全球協(xié)作成果。兩項(xiàng)研究結(jié)論一致：如果推進(jìn)技術(shù)不能清潔轉(zhuǎn)型，發(fā)射業(yè)快速擴(kuò)張可能抵消《蒙特利爾議定書》下取得的大半進(jìn)展。

科學(xué)示警的關(guān)鍵在于火箭尾氣中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。

火箭導(dǎo)致臭氧損耗的主要元兇是氯氣和煙塵。氯氣能以催化方式破壞臭氧分子，而煙塵則加熱中層大氣，加劇同類反應(yīng)。大多數(shù)推進(jìn)劑都會(huì)留下煙塵標(biāo)記，但氯氣則主要來自固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。采用氧氣和氫氣等低溫液體推進(jìn)劑的火箭對(duì)臭氧幾乎無影響，但因技術(shù)復(fù)雜，目前僅占發(fā)射總數(shù)的約6%。

而這一影響并不止步于起飛。Vattioni的模型止于發(fā)射階段，而衛(wèi)星重返大氣可能隱藏更大風(fēng)險(xiǎn)。低軌衛(wèi)星在墜毀過程中會(huì)釋放氮氧化物和金屬塵埃。氮氧化物可直接消耗臭氧，金屬則能刺激極地平流層云的形成或提供臭氧損耗反應(yīng)的表面加速劑。

這種重返影響尚未被系統(tǒng)認(rèn)知，大多也未被現(xiàn)有模型記錄。隨著衛(wèi)星數(shù)量不斷激增，這種“炙熱回歸”將日益頻繁，總體臭氧影響可能遠(yuǎn)高于目前評(píng)估。

研究結(jié)論描繪了一個(gè)取決于科學(xué)和政策協(xié)調(diào)的未來。要避免臭氧進(jìn)一步損失，必須持續(xù)跟蹤火箭排放、逐步淘汰高氯高煙塵燃料、推動(dòng)推進(jìn)技術(shù)清潔升級(jí)，并為發(fā)射監(jiān)管嵌入流程。如同20世紀(jì)80年代的臭氧危機(jī)所示，大氣變化總是在悄然之中發(fā)生，但災(zāi)難來臨卻往往猝不及防。