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日出時的X-59：1月晚些時候，NASA的超音速驗證機在位於加利福尼亞州洛克希德·馬丁臭鼬工廠的主承包商工廠亮相
麻省理工學院的科學家們花了五年時間準備全球大氣以及假想超音速客機機隊和航線的計算機模型。在2019年，終於準備好對這些飛機在幾十年的飛行中產生的排放物如何影響大氣進行首次模擬。
模擬非常複雜，預計麻省理工學院航空與環境實驗室的高效能計算機叢集需要大約一個月的時間才能得出結果。研究科學家Sebastian Eastham每天都登入實驗室的網路來監測進展。結果最終顯示：根據模型，超音速客機的復興將破壞地球的臭氧層，並導致氣候變暖。
Eastham的麻省理工學院小組在NASA贊助的一個研究專案下，進行了數百次較小的模擬，以開發和測試其模型，之後又進行了大約10次全球模擬。2022年，該組織發表了其分析報告《將來超音速機隊對大氣成分和氣候的影響》。這些結論與過去幾年其他大氣建模的結論相匹配：超音速飛行將導致平流層臭氧消耗，主要是由於燃燒過程中產生的。臭氧在該高度的損失將使更多的紫外線輻射到達地球表面，增加患皮膚癌症、白內障和免疫抑制的風險。氮氧化物還會在較低的海拔高度產生臭氧，對空氣質量造成危害，並吸收地球表面的輻射，防止熱量逃逸到太空。
預計的影響引發了人們對航空航天某些領域飛行研究優先事項的重新猜測，就在該行業即將解決困擾協和飛機超音速飛行的主要問題之際：震耳欲聾的音爆。洛克希德·馬丁和NASA計劃2024年駕駛“安靜超音速”X-59驗證機，首次在沒有音爆的情況下打破音障。計劃中的驗證飛行是耗資7.3億美元的安靜超音速技術（Quesst）任務的最後階段，該任務計劃於2027年結束。如果飛機的針鼻形狀能產生更安靜的撞擊聲而不是音爆，飛行測試資料可能有助於說服FAA放棄1973年頒佈的禁止陸上超音速客運飛行的禁令，因為公眾對音爆感到惱火。
在平流層的巡航高度，超音速客機不會產生結冰的尾跡雲，這是當今客機對大氣變暖的最大貢獻。
在商業界，由風險投資支援的Boom Supersonic提出了另一種解決噪音挑戰的方法。其計劃的1.7馬赫客機機名為Overture，將堅持600條水上飛行路線，以防止音爆到達陸地。Boom在2024年將推出自己的小型XB-1原型機進行飛行測試準備，並將其吹捧為世界上第一架獨立開發的超音速噴氣式飛機。今年的測試計劃還包括Boom為Overtures開發的定製發動機硬體。
在其競爭對手Aerion Supersonic於2021年倒閉後，Boom成為最接近製造超音速客機的合資企業。在Overture計劃於2029年進入市場之前，Boom大力宣傳其環保資訊。
大部分資訊都不是關於氮氧化物，而是關於二氧化碳——這是航空業導致全球變暖的第二大原因，僅次於尾跡。Boom表示65名乘客的Overture，每架飛機每個座位的燃料消耗量是傳統客機頭等艙的兩到三倍，但該設計的淨碳足跡將為零，因為它將使用100%可持續的替代燃料。隨著Overture的開發，Boom已經獲得了足夠的SAF，可以覆蓋計劃進行的無數試飛，自2021年以來Boom一直是碳中和公司。
然而，對於超音速支持者來說，最大的問題可能不是碳足跡。可能是海拔高度。
更快的飛機需要在更高的高度飛行，稀薄的空氣可以減少阻力和熱量的產生。超音速飛機最有效的巡航高度在平流層——像擬議的Overtures1.7馬赫的飛機通常在50000英尺左右——而今天以0.8馬赫飛行的客機大約在30000英尺左右。
根據模擬，氮氧化物排放引發的問題超出了健康風險。在低海拔地區，臭氧作為溫室氣體，捕獲地表輻射，導致氣候變暖。無論超音速飛機是使用SAF還是傳統的煤油噴氣燃料，這種現象都會發生。在50000英尺的高空，燃燒產生的水蒸氣和氮氧化物的停留時間將是30000英尺相同排放物的20倍。
但這些模型所能預測的有限。目前的科學結論是合理的，平流層中排放的氮氧化物和水蒸氣會導致一些變暖，但確切的幅度尚未確定：它取決於建模型別。也有模型表明，超音速飛行產生的這些變暖效應將抵消燃燒SAF的碳效益。
SAF可以解決二氧化碳成分，但還有一個巨大的潛在變暖成分無法解決。這可能與剛剛試圖消除的二氧化碳影響程度相似。
從好的方面來看，科學家們一致認為，平流層的超音速飛行不會產生任何尾跡，這種冰晶是航空業對大氣變暖的頭號貢獻。這是因為這些高度的空氣過於乾燥和溫暖，無法形成尾跡。
Boom超音速承諾，其計劃中的1.7馬赫Overture客機將採用100%可持續的航空燃料。麻省理工學院研究人員進行的模擬表明，SAF仍會產生氮氧化物和水蒸氣，這些物質會消耗平流層臭氧並從地球表面捕獲熱量。
Boom同樣也承認，關於高海拔排放影響的科學仍在研究中，因此需要做更多的工作來更好地瞭解這些排放的影響，並制定緩解策略，將對環境的影響降至最低。 隨著對非二氧化碳氣候影響的理解不斷提高，Boom將努力減輕任何潛在影響。
Boom已經開始研究和制定Overture作業的全球氣候影響評估和評估緩解方法，擬議的超音速飛機機隊對臭氧和氣候的潛在影響，研究得出了類似的結論：平流層氮氧化物和水蒸氣排放將導致變暖。
至於緩解策略，在較低高度飛行超音速飛機可以減少氮氧化物和水蒸氣排放的影響，但這也會減緩飛機的速度，同時使其燃燒更多的燃料。超音速發動機可能會被重新設計以減少NOx排放，但這將是一個棘手的工程問題，這樣做也可能降低其燃油效率。
還有第三種可能被認為令人反感的策略：燃燒普通煤油噴氣燃料，而不是SAF，理論上這會將硫氣溶膠排放到大氣中。這些粒子會反射陽光，產生潛在的冷卻效果。這是一個非常棘手的權衡，照顧一個汙染源可能會抵消另一個汙染來源的影響。
由於Boom承諾研究超音速飛行對氣候的影響，NASA因研究不夠而受到批評，特別是作為其Quesst計劃的一部分。
2023年年初，為支援政府僱員保護公眾健康和環境而成立的馬里蘭州非營利組織PEER在一份新聞稿中抱怨Quesst是一場“氣候災難”。PEER是環境責任公共僱員的縮寫，在1月份NASA向公眾公佈X-59的前一天，PEER再次提出了批評。
Boom超音速的目標是在今年年初進行XB-1驗證機的首次飛行，該驗證機將測試未來乘客設計的許多技術。
NASA在Quesst專案上花費數百萬美元，在不進行環境研究的情況下支援潛在的超音速乘客 業務，並一直在努力實現航空業實現碳中和的目標。NASA Quesst的一位管理人員不認 為對安靜超音速飛行的研究否定了該機構更大的研究目標：以可持續性為主要重點的航空轉型。
NASA每年9.35億美元的研究投資基於美國的政策和國會的指示。NASA認為，由於速度的提高，這種轉變可能會對未來的空氣流動性產生重大影響。NASA現在專注於一個障礙”——噪音，並認識到可持續性需要成為超音速方程式的一部分。但需要準備好相應能力才能進行調查。
撇開排放不談，超音速客運飛行還必須克服額外的障礙才能可行。像Boom的公司最關心的是1）開發一種可以降低起飛和降落噪音的發動機，2）開發和製造飛機的成本，以及3）環境問題。超音速客機將需要一個可變迴圈發動機來解決機場噪音問題，這是一個非同尋常的工程挑戰。
改變公眾對超音速飛行環境成本的看法也可能起到一定作用。2017年，當Boom從日本航空獲得1000萬美元的投資和20架飛機的訂單時，環境討論基本上是一個想法的階段。Boom還收到了美國聯合航空2021年購買15架飛機的承諾，以及美國航空2022年最多購買20架飛機的保證。
隨著公眾越來越關注氣候變化，航空公司越來越關注客戶的擔憂，而航空公司將可能無法使用最環保的SAF運營超音速飛機。 航空業目前的大趨勢是到2050年實現淨零排放。任何對超級航空技術的全面接受都將被視為與此相矛盾。這可能是更多航空公司沒有簽約的主要動機。
從航空航天工程師的角度來看，開發一種新型超音速飛機的吸引力是不可否認的。1月，在加利福尼亞州，就在X-59首次向公眾展示之前，一同慶祝這架飛機所體現的創新精神和人類獨創性。
使用X-59，NASA計劃測量飛機的形狀是否能消除飛機以超音速飛行時產生的音爆，但目前還沒有測量其排放的計劃。洛克希德·馬丁公司預計將於4月或5月進行飛機的首次飛行。
就像1947年X-1中打破音障一樣，X-59將在加利福尼亞州的愛德華茲空軍基地和NASA阿姆斯特朗飛行研究中心上空飛行，這將是第一次沒有聽到飛機超音速飛行的音爆。
但今天，全球變暖和臭氧消耗給超音速客機帶來了不同的影響。從技術上講，這是一個非常有趣的話題。但問題仍然是，少數富人對速度的強烈渴望會在多大程度上加劇氣候變化，影響這個星球上每個人的生活。
原文作者：KEITH BUTTON；
翻譯整理：認真的Vincent；
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