太空競爭加劇衛(wèi)星報(bào)廢風(fēng)險(xiǎn)
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艾倫戴爾蓋蒂圖片社
當(dāng)我們仰望夜空,看到一顆衛(wèi)星緩緩劃過時(shí),或許并不會想到氣候變化或臭氧層問題。
太空看似與維系地球生命所依賴的環(huán)境系統(tǒng)相分離。但如今,人類在衛(wèi)星的設(shè)計(jì)、發(fā)射及退役處理方式上所采取的做法,正日益影響著這些環(huán)境系統(tǒng)。
近年來,衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量急劇增加。目前地球軌道上已有近15000顆在軌運(yùn)行的衛(wèi)星,其中大部分屬于巨型星座,每顆衛(wèi)星的設(shè)計(jì)壽命僅有幾年。
新衛(wèi)星必須迅速發(fā)射以作為替代。為避免讓已失效的舊衛(wèi)星滯留在本就擁擠的近地軌道上,大多數(shù)衛(wèi)星運(yùn)營商會主動將其離軌,使其進(jìn)入地球高層大氣層。
在這里,它們會燃燒殆盡或碎裂成更小的碎片:這一過程被稱為可消解性。實(shí)際上,衛(wèi)星已成為一次性文化的一部分。
這一做法如今正被推向大得多的規(guī)模。我們擔(dān)憂其對地球氣候和大氣的影響。
潛藏的氣候與臭氧層風(fēng)險(xiǎn)
上月,SpaceX向美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)提交申請,請求批準(zhǔn)發(fā)射額外一百萬顆衛(wèi)星,用于尚未經(jīng)過驗(yàn)證的人工智能數(shù)據(jù)中心。
這一龐大數(shù)量并非唯一問題。SpaceX的星鏈第二代迷你衛(wèi)星單顆質(zhì)量約為800千克,相當(dāng)于一輛小型汽車;后續(xù)版本的質(zhì)量預(yù)計(jì)將達(dá)到約1250千克。計(jì)劃中的第三代衛(wèi)星體積更為龐大,其規(guī)模可與波音737客機(jī)相媲美。
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火箭發(fā)射已對氣候變化和臭氧層損耗產(chǎn)生影響。若大規(guī)模開展航天活動,例如部署數(shù)量達(dá)百萬級、尺寸與民航客機(jī)相當(dāng)?shù)男l(wèi)星,將顯著加劇平流層加熱效應(yīng)與臭氧損耗,遠(yuǎn)超以往評估結(jié)果;同時(shí),失效衛(wèi)星持續(xù)再入大氣層燒蝕的過程,將進(jìn)一步放大此類環(huán)境影響。
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目前,燒蝕的衛(wèi)星塵埃已進(jìn)入大氣層。科學(xué)家在研究高層大氣中的氣溶膠時(shí),已檢測到航天器再入過程中釋放的金屬成分。近期,在某型運(yùn)載火箭不受控再入過程中,亦檢測到了鋰元素。
這只是已規(guī)劃的巨型衛(wèi)星星座未來可能部署規(guī)模的一小部分——而SpaceX遠(yuǎn)非唯一參與者。全球其他運(yùn)營商已申請部署的衛(wèi)星總數(shù)合計(jì)超過一百萬顆。
與此同時(shí),衛(wèi)星制造方通常不公開其航天器的材料構(gòu)成,因此其對環(huán)境的全部影響仍缺乏充分認(rèn)識。
科學(xué)家假設(shè)其中很大一部分是鋁,燃燒后會生成氧化鋁顆粒,但具體材料組成及所產(chǎn)生的顆粒尺寸仍缺乏明確約束。
但我們知道,比人類頭發(fā)還要細(xì)小的微粒,可在大氣中懸浮數(shù)年之久,從而影響臭氧層并加劇氣候變化。
基于與先前研究類似的假設(shè),我們估計(jì)一百萬顆衛(wèi)星可能導(dǎo)致一太克(十億公斤)的氧化鋁在高層大氣中累積——這一數(shù)量加上發(fā)射所產(chǎn)生的排放物,足以顯著改變大氣化學(xué)組成和加熱過程,其影響之劇烈尚不為我們所知。
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沒有任何公眾授權(quán)允許某國的單一公司對地球大氣層進(jìn)行如此大規(guī)模的改變。
后果并不僅限于大氣層。并非所有再入大氣層的衛(wèi)星都會完全燒毀;已有碎片墜落到地面,而由大型星座衛(wèi)星再入所導(dǎo)致人員傷亡的概率目前約為每五年40%——隨著軌道上衛(wèi)星數(shù)量的增加,對人員和航空器的風(fēng)險(xiǎn)也在上升。
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這些來自SpaceX龍飛船所搭載的一次性艙段的碎屑?xì)埰瑝嬄湓诩幽么笏_斯喀徹溫省的農(nóng)田中。 薩曼莎勞勒,知識共享署名非商業(yè)性使用許可
在太空中,形勢同樣嚴(yán)峻:外層空間研究所的碰撞風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警時(shí)鐘顯示,若衛(wèi)星停止主動規(guī)避,預(yù)計(jì)將在約3。8天內(nèi)發(fā)生碰撞。
許多專家認(rèn)為,我們正處于凱斯勒綜合征的初期階段:即一系列碰撞引發(fā)的連鎖反應(yīng),導(dǎo)致太空碎片數(shù)量急劇增加。
我們的天空不是垃圾場
我們的夜空,尤其是在新西蘭備受珍視,是地球上所有人仍在共享的少數(shù)事物之一。
根據(jù)天文學(xué)家構(gòu)建的模擬結(jié)果,按SpaceX所提出的規(guī)模部署的衛(wèi)星星座,將在全球各地夜空中呈現(xiàn)出數(shù)千顆肉眼可見的衛(wèi)星。最終,肉眼可見的衛(wèi)星數(shù)量可能超過肉眼可見的恒星數(shù)量。
對于科學(xué)家而言,觀測恒星的演化末期現(xiàn)象以及搜尋系外行星將變得更加困難。觀星活動、天文旅游以及文化天文學(xué)也將因此在全球范圍內(nèi)受到顯著影響。
這意味著,美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)針對SpaceX相關(guān)提案所作出的裁決——目前正向公眾開放意見征詢——可能影響每一個(gè)人:無論是大氣環(huán)境的變化、近地軌道碰撞風(fēng)險(xiǎn)的上升,還是自然夜空景觀的逐漸消失。
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一種正在討論的方案是將失效衛(wèi)星送入遠(yuǎn)離地球的軌道進(jìn)行處置。但此舉需要為每顆衛(wèi)星消耗更多燃料以擺脫地球引力,從而增加有效載荷,并加大火箭發(fā)射對環(huán)境的影響。部分碎片仍可能重返地球。
隨著太空探索企業(yè)持續(xù)推進(jìn)大規(guī)模發(fā)展,全球?qū)用娴谋O(jiān)管亟需加強(qiáng):在缺乏統(tǒng)一上限的體系中,僅對某一家企業(yè)實(shí)施監(jiān)管,只會使問題轉(zhuǎn)移至其他主體。作為當(dāng)前規(guī)模最大的運(yùn)營方,太空探索企業(yè)理應(yīng)率先推動環(huán)境可持續(xù)解決方案,正如歷史上某些企業(yè)在特定時(shí)期主動引領(lǐng)行業(yè)環(huán)保實(shí)踐那樣。
第一步是界定衛(wèi)星發(fā)射與再入大氣層的安全大氣承載能力。環(huán)境評估應(yīng)覆蓋全生命周期,包括對大氣的影響,并兼顧軌道安全以及對文化和科研天文觀測的影響。
無論監(jiān)管結(jié)果如何,以大氣層作為衛(wèi)星的焚化爐,達(dá)到如此規(guī)模,都不可能是一種可行的解決方案。
相關(guān)知識
大氣層是包圍地球的氣體層,主要由氮?dú)狻⒀鯕狻鍤獾冉M成,分為對流層、平流層、中間層、熱層和外逸層。它能吸收太陽輻射中的有害紫外線,調(diào)節(jié)地表溫度,并為生命提供必需的氧氣,同時(shí)保護(hù)地球免受隕石和宇宙射線的直接沖擊。
BY: Laura Revell
FY: AI
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參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學(xué)名詞
3.原文來自: https://theconversation.com/a-new-space-race-could-turn-our-atmosphere-into-a-crematorium-for-satellites-276366
本文由AI翻譯自文章作者Laura Revell的作品,如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán),請?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除.
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