فضایی، حمل و نقل پیشرفته

امروزه هوانوردی تجاری به یکی پایه های اساسی اقتصاد و جامعه تبدیل شده است. انتقال سریع افراد و کالاها در سراسر دنیا بیش از یک سوم حجم معاملات جهانی را تسهیل می کند و از تامین کننده 87.7 میلیون شغل است. با این حال، ماشین های پرنده ۸۰ تنی که با سرعتی مافوق صوت روزانه در آسمان شاهد حرکت آن ها هستیم، عوارض جدی به محیط زیست تحمیل می‌کنند.

در مقاله تحلیلی که اخیرا منتشر شده است، راه حل‌های امیدوارکننده ای در خصوص صنعت هوانوردی برای کاهش آسیب‌های پرواز ارائه می‌دهد. می توان گفت صرفا تغییر مسیرهای پرواز می‌تواند کلید کاهش شدید تاثیرات آب و هوایی باشد.

هواپیماهای مدرن نفت سفید را به عنوان نیروی پیشرانه مورد نیاز برای تولید نیروی برا و غلبه بر نیروی پسا جریان هوا مصرف می‌کنند. نفت سفید یک سوخت فسیلی با چگالی انرژی بالاست به این معنی که انرژی زیادی به ازاء هر کیلوگرم سوخت فراهم می‌کند. در هنگام سوختن، مواد شیمیایی مضری شامل مقدار زیادی دی اکسید کربن (CO₂)، اکسیدهای نیتروژن (NOₓ)، بخار آب و ذرات معلق (ذرات ریز دوده، خاک و مایعات) در هوا رها می‌شود. هوانوردی به دلیل ردپای کربن خود به طور گسترده به میزان 2.5 درصد از سهم آلایندگی CO₂ شناخته شده است. اما باید گفت آلایندگی کربن تنها مسئول یک سوم از کل تاثیرات آب و هوایی هوانوردی است.

تنها مسئله کربن نیست

هواپیما ها اکثر زمان پرواز را در ارتفاع کروز (33 تا 42 هزار پا)‌ سپری می‌کنند که در آن هوا رقیق بوده و پسا به حداقل مقدار خود می‌رسد. در این ارتفاع، اکسیدهای نیتروژن هواپیما با مواد شیمیایی اتمسفر واکنش نشان داده و موجب تولید ازن و از بین رفتن متان می شود که دو گاز گلخانه ای بسیار قوی هستند. اما نباید ازن تولیدی با لایه ازن طبیعی که در سطحی بسیار بالاتر قرار گرفته و از زمین در برابر اشعه های UV مضر محافظت می‌کند، اشتباه گرفته شود. متاسفانه انتشار اکسیدهای نیتروژن باعث گرمایش بیشتری نسبت به خنک شدن ناشی از کاهش متان می‌شود. این موضوع به طور کلی ۱۶ درصد از تاثیرات آب و هوایی هوانوردی را تشکیل می‌دهد.

همچنین هنگامی که دما به زیر 40 درجه سانتیگراد می‌رسد، هوا مرطوب بوده و بخار آب هواپیما روی اگزوز متراکم می‌شود و یخ خواهد زد. این اتفاق یک ابر یخی ایجاد کرده که با نام contrail شناخته می‌شود. Contrail از یخ تشکیل شده اما به علت جذب گرمای ساطع شده از زمین باعث گرمایش آب و هوا خواهد شد. با وجود این که عمر این ذرات تنها چند ساعت است اما به تنهایی عامل 51 درصد از تاثیرات گرمایشی ناشی از صنعت هوانوردی هستند. به این ترتیب این پدیده بیش از تمامی تاثیرات کربنی از زمان شروع یک پرواز در گرمایش تولیدی پرواز تاثیر گذار است.

برخلاف کربن، انتشارات غیر کربنی، از طریق فعل و انفعالات با هوای اطراف باعث گرم شدن می‌شود. به این ترتیب تاثیر آب و هوایی بسته به شرایط جوی در زمان و مکان تغییر پیدا می‌کند.

از بین بردن اثرات آب و هوایی غیر کربن دی اکسیدی

دو مورد از امیدوارکننده‌ترین گزینه های کوتاه مدت بهینه سازی مسیر و شکل پرواز با در نظر گرفتن آب و هوا است.

بهینه سازی آب و هوا محور مسیر شامل بازنگری در مسیر پروازها برای جلوگیری از ورود به مناطقی از جو می شود که به طور ویژه دارای شرایط جوی حساسی هستند. برای عنوان مثال هوای مرطوب  باعث ایجاد contrail های خطرناک و با عمر بالاتر می شود. تحقیقات نشان می‌دهد که به ازاء افزایش اندکی در مسافت پرواز(معمولا کمتر از ۱ تا ۲ درصد از مسافت سفر)، تاثیر خالص آب و هوایی یک پرواز را می‌تواند تا ۲۰ درصد کاهش دهد.

اپراتورهای پرواز همچنین می‌توانند با قراردادن هواپیماها در فاصله ای ۱ تا ۲ کیلومتری از یکدیگر تاثیرات مخرب محیط زیستی پرواز را کاهش دهند. هواپیمای دنبال کننده روی ارتعاش هواپیمای پیشرو موج سواری کرده و منجر به کاهش پنج درصدی در تولیدات CO₂ و سایر ذرات مخرب انتشار یافته می‌شود.

پرواز دسته جمعی امکان کاهش گرمایش غیر دی اکسید کربنی را نیز فراهم می‌کند. هنگامی که اگزوز هواپیماها در آرایش درستی قرار گیرند، گازهای گلخانه‌ای منتشر شده آن ها روی هم انباشته می‌شود. وقتی NOₓ به غلظت معینی می‌رسند، میزان تولید ازن کاهش یافته و اثر گرمایشی کند می گردد. هنگامی که contrails ها تشکیل می‌شوند، با جذب بخار آب اطراف رشد پیدا می‌کنند. در پروازهای دسته جمعی، کانتریل های هواپیماها برای جذب بخار با یکدیگر رقابت می‌کنند و این موجب کوچک تر شدن آن ها می‌شود. در مجموع تمام این کاهش ها، پرواز دسته جمعی می‌تواند تاثیرات آب و هوایی پرواز را تا 24 درصد کاهش دهد.

کربن زدایی در هوانوردی زمان خواهد برد

صنعت هوانوردی بر روی مقابله با انتشار کربن متمرکز شده است، با این حال رسیدن به کربن زدایی کامل آن طور که برنامه آن تا سال 2050 طرح ریزی شده است، وابسته به افزایش 3 تا 4 هزار برابری در تولید سوخت های پایا هوانوردی (SAF)، توسعه هواپیماهای الکتریکی و هیدروژنی و مواردی دیگری می‌باشد. ایجاد تغییرات با تمام این تفاسیر ممکن است چندین دهه به طول انجامد، بنابراین بسیار مهم است که صنعت در این مدت ردپای محیطی خود را کاهش دهد.

مسیریابی بهینه بر پایه شرایط جوی و همچنین پروازهای دسته جمعی دو نمونه کلیدی از روش‌هایی هستند که با آن می‌توان تغییراتی سریع تر و بدون نیاز به تمرکز بر کربن زدایی انجام داد.

منبع: interestingengineering

پایان پیام/