ロケットはオゾン層を破壊しているのだろうか？今では大したことではないが…空を見上げてみよう

ブルーオリジン、スペースX、そしてその他の宇宙ベンチャーのおかげで、今後数年で空はロケットで埋め尽くされるかもしれません。しかし、それは環境にどのような影響を与えるのでしょうか？

簡単に答えると、今のところはそれほど多くありません。しかし、専門家が今後数年を見据えると、その答えはファルコン・ヘビーの打ち上げ後の空気のように曖昧になります。

「10年前は排出量はそれほど多くありませんでした」と、宇宙システムが成層圏に与える影響を研究するエアロスペース・コーポレーションのエンジニア、マーティン・ロス氏は述べた。「今日でも影響は小さいですが、増大しています。」

宇宙時代の60年間、軌道打ち上げの数は年ごとに増減を繰り返してきましたが、最も活発だったのは米ソ宇宙開発競争の絶頂期とスペースシャトル時代の幕開けでした。現在、打ち上げ数は急上昇しており、打ち上げ事業者が計画しているすべての計画が実現すれば、2018年は記録的な年となる可能性も十分にあります。

ロケットからの排出物のほとんどは、最もよく知られている温室効果ガスである二酸化炭素と水蒸気の形をとっているにもかかわらず、ロス氏は気候変動ではなくオゾン層を破壊する化学物質に焦点を当てている。

「ロケットが排出する二酸化炭素は、航空機と比べれば全く微々たるものです」とロス氏は説明した。そして航空機は、米国の運輸部門に関連する温室効果ガス排出量全体の10%未満を占めると考えられている（一方、自動車やトラックは80%以上を占める）。

ロス氏は長年にわたり、ロケット排気ガスの化学反応が成層圏オゾン層に及ぼす影響をモデル化してきました。今週、シアトルの公共ラジオKUOWで、リスナーからの質問に答えながら、彼の研究についてお話ししました。インタビューはこちらでお聞きいただけます。

KUOW: 民間のロケットはオゾン層を破壊するのでしょうか?

今後さらに多くの成果が期待される。ロス氏の最新の分析結果は、1987年のモントリオール議定書で義務付けられ、今年末までに公表される予定の国連の大気オゾン層の破壊に関する4年ごとの評価に盛り込まれる予定だ。

正式な調査結果は国連報告書まで待たなければならないが、ロス氏と話した際、彼は将来の影響についてはまだ多くの疑問が残っていると明言した。「私たちはまだ十分に把握できていない」と彼は認めた。

しかし、ロス氏は、少なくとも現在使用されている推進剤に関しては、関連する化学についてよく理解している。

ロス氏は、シャトル計画で使われた、あるいはNASAの大型ロケット打ち上げシステムに使われるサイドブースターなどの固体燃料ロケットモーターは、「排出物がより多様な組み合わせになる」という点で最も厄介な問題を引き起こす、と述べた。

これらのロケットは、黒色炭素（基本的には煤）に加え、アルミナ粒子や塩素系化合物を排出します。これら3種類の排出物はすべて、特に成層圏に直接噴射された場合、オゾン層破壊反応を促進する可能性があります。

スペースXのファルコン9やファルコン・ヘビーのようなケロシン燃料ロケットの場合、ブラックカーボンが最大の懸念事項となる。「これらの粒子は成層圏に到達すると、3～4年はそこに留まります」とロス氏は述べた。

スペースシャトルのオービターに搭載されたり、ブルーオリジンのニューシェパード準軌道宇宙船に搭載されているような水素燃料ロケットエンジンは、オゾン層へのリスクがはるかに低い。その排気ガスは主に水蒸気（2H ₂ + O ₂ = 2H ₂ O）で構成されている。

ロス氏の過去の研究では、打ち上げ率が10倍になったとしても成層圏オゾン層への影響はごくわずかであることが示されていた。しかし、今後数年間に不確実性があると彼が考える大きな理由が2つある。

一つは、スペースX、ブルーオリジン、その他の企業が、最終的には数千基に上る可能性のある衛星群を展開するため、打ち上げ頻度を劇的に増加させる計画を立てていることです。ロス氏は、スペースXのイーロン・マスク氏とブルーオリジンのジェフ・ベゾス氏が必須と考えているロケットの再利用への移行は、これらの打ち上げ方法を変える可能性があると述べました。

「価格が下がるため、今後は搭載量が少ない状態での打ち上げも開始する予定です」と彼は述べた。「しかし、再利用のためには頻繁に打ち上げなければなりません。そのため、総排出量は増加すると予想されます。」

もう一つの不確定要素は、ロケット推進剤としてのメタンへの移行です。スペースXとブルーオリジンは、商業宇宙飛行の新たな基準となる可能性のあるメタン燃料ロケットエンジン（それぞれラプターとBE-4）を開発中です。「メタンロケットがオゾン層にどのような影響を与えるかについては、まだ何も分かっていません」とロス氏は述べています。

では、どうすればいいのでしょうか？ロスはまだ処方箋を持っていません…まだ。

「混合燃料のいかなる変更についても話すのはまだ時期尚早だ」と同氏は述べた。「しかし、業界は成長しているので、これらすべての種類の推進剤の影響を理解しておくのは良いことだ。」

10年か20年後に宇宙飛行士たちが火星に向けて出発する頃には、ロス氏とその後継者たちは、故郷の惑星の空を健全な状態に保つ最善の方法を知りたいと思っている。

4月25日午後4時30分（太平洋標準時）の最新情報：ロス氏とジェームズ・ヴェッダ氏が執筆したエアロスペース・コーポレーション（Aerospace Corp.）が新たに発表した政策文書「ロケット排出に関する政策と科学」は、この問題を深く掘り下げています。この文書は、世界の打ち上げ業界とその関係者に対し、ロケット排出物の環境影響に関する研究を強化するよう呼びかけています。商業打ち上げの頻度が高まるにつれて、ロケット排出物に対する適切な環境規制が適用されるようになるためです。