В ясный день вы наверняка замечали за самолетами тонкие белые полосы, которые тянутся по небу. Это инверсионные следы. Они красивые, но с ними связана серьезная проблема.

Как же они появляются? Горячие выхлопные газы самолета смешиваются с ледяным воздухом на высоте. В этом сложном процессе рождаются ледяные кристаллы. Иногда эти облачка тают за пару минут, а иногда висят часами. Пока они не рассеялись, эти следы работают как одеяло: задерживают тепло, которое в норме уходит в космос. В результате они нагревают планету.

Одно крупное исследование изучило, как авиация влияет на климат с 2000 по 2018 год. Выяснилась удивительная вещь: инверсионные следы дают 57 процентов всего нагрева от авиаперелетов. Это намного больше, чем вред от углекислого газа, который выбрасывают двигатели.

Фанкунь Юй — старший научный сотрудник Исследовательского центра атмосферных наук Олбанского университета. Он много лет разрабатывает сложные модели и публикует статьи о том, как образуются ледяные частицы в следах. В журнале ACS ES&T Air вышла его новая работа. Ученый предлагает простое решение: добавить в выхлоп самолета крошечные частицы, на которых образуется лед. Это сделает следы куда менее вредными — они будут таять быстрее.

Как это работает

Обычные кристаллы льда в следах мелкие и легкие, поэтому они долго парят в воздухе. А если подмешать особые затравки (ледообразующие частицы), то вода из выхлопа начнет замерзать раньше и при чуть более высокой температуре. Кристаллы получатся крупнее и тяжелее. Тогда сила тяжести сама вытянет их из атмосферы, и след исчезнет за считанные минуты.

Ледяные зерна будут достаточно большими, чтобы гравитация опустила их вниз, — объясняет Юй. — Это значит, что след станет короткоживущим, и его потепление снизится до совсем маленькой величины.

Вот два главных плюса метода:

• Нужно совсем немного добавки — объемом сравнимо с моторным маслом или даже меньше.
• Частицы подаются прямо в небе. По расчетам, до земли их долетает ничтожно мало.

Что за вещества предлагает использовать ученый? Например, йодид серебра или трийодид висмута. Важное условие: они должны хорошо вызывать замерзание и быть как можно безвреднее для природы.

Чтобы проверить идею в деле, Юй с коллегами запустили компьютерную модель «Аэрозоль и микрофизика инверсионного следа». Симулятор просчитывает каждую секунду после выброса газов из сопла. Результат получился впечатляющим: количество ледяных кристаллов в следе уменьшилось в 50 раз, причем сразу.

Анализ стоимости и доступности

Сама технология выглядит недорогой. Расход добавки — мизерный (меньше расхода масла). Дороже всего обойдется переоборудование самолетов: нужны новые баки и форсунки для распыления реагента. Пока эксперты прикидывают, что затраты на один полет вырастут на доли процента. Для авиакомпаний это почти незаметно, а значит, у метода есть шанс стать массовым, если его одобрят регуляторы.

Что было раньше

До сих пор главным способом бороться с инверсионными следами было изменение высоты или маршрута полета, чтобы избежать влажного холодного воздуха. Но это сжигает больше топлива. Идея Юя — не обходной маневр, а прямое вмешательство в химию выхлопа. Скорее это не революция, а аккуратный, но важный шаг вперед. Раньше добавки предлагали для облаков на земле (например, для разгона туч), а в реактивной струе никто их так детально не моделировал.

Насколько это этично и какой может быть вред

Тревожит одно: мы добавляем в атмосферу посторонние вещества, пусть и в малых дозах. Йодид серебра считается умеренно токсичным для водных организмов, хотя в планируемых дозах его концентрация в осадках будет ниже ПДК. Висмутовые соли менее изучены. Главный риск — непреднамеренное влияние на обычные облака: если частицы долетят до них, то могут изменить характер осадков. Сам профессор Юй честно говорит: «Нужно дальше изучать, как добавки повлияют на природные частицы и дожди». С этической точки зрения важно провести полевые испытания в безлюдных районах, прежде чем запускать технологию на всех рейсах.

Когда разработку внедрят

Если лабораторные испытания начнутся в ближайший год-два, то лет через пять — семь можно ждать пробных установок на грузовых самолетах. Зритель увидит не сами частицы, а то, что белых полос за лайнером почти не останется.

Сравнение с аналогами

Прямых аналогов нет. Есть методы распыления воды в выхлоп (неэффективно). Есть идеи использовать электрические нагреватели, чтобы понизить влажность выхлопа — это энергозатратно и не летает. Ближайший конкурент — топливные присадки на основе ароматических соединений, которые меняют сажевые частицы. Но они дороги и не прошли проверку по токсичности. Метод Юя проще и дешевле. Однако у аналогов (облет опасных зон) нет риска засорить атмосферу йодом — а здесь этот риск есть.

Конструктивная критика

Модель Юя пока не учитывает ветер и турбулентность на разных высотах. В реальности шлейф от двигателя гораздо быстрее перемешивается с окружающим воздухом, чем в симуляции. Из-за этого добавка может разбавиться сильнее, чем ожидалось, и крупные кристаллы просто не успеют вырасти. Другими словами, в идеально гладкой летней атмосфере метод сработает блестяще, а в болтанку — не факт. Исследование не дает ответа, как часто условия будут «правильными». Плюс не ясно, что делать с уже выброшенными углекислым газом и сажей — следы уйдут, а они останутся. Словом, панацеи не получилось, но бороться с одной третью климатического вреда от авиации — это заявка на успех.

Впереди — лабораторные опыты и натурные замеры.

Надеемся проверить и улучшить метод, — говорит Юй. — И оценить реальное воздействие на природу.

Ранее ученые заявили, что частные самолеты не менее опасны для климата.