|
经济学人：人造卫星正污染平流层，金属微粒或改变大气化学成分，影响天文观察 今年1月，超过一百颗通信卫星在返回地球时坠毁并在大气层中燃烧解体，以每秒约8公里的速度化作烟尘。这种“壮观谢幕”是有意为之，目的是防止废弃卫星占据宝贵的轨道资源或失控坠毁到地面。三年前，美国负责审批通信卫星申请的联邦通信委员会（Federal Communications Commission，简称FCC）规定，所有此类卫星必须在五年内离轨，以减少太空垃圾。其它国家也有类似规定。 不过，这种“设计好的终结”带来了意想不到的后果。卫星解体时，会把铝、铜、锂和铌等金属微粒带入平流层（即距离地表10-50公里的大气层区域）。以前这些金属量少到可以忽略不计，但现在地球轨道上已经有1.1万颗卫星运行，并且各国还向联合国下属的国际电信联盟申请了多达一百万颗卫星的发射许可。 大气的化学成分很可能即将发生变化。 美国国家海洋和大气管理局（NOAA）大气化学家墨菲（Daniel Murphy）去年11月说：“大家都很担心，我们不断往大气里添加这些物质，却完全不知道它们会造成什么影响。而且未来的投放量还会越来越大。” 地球大气层一直受到外来物质的“轰炸”，比如流星体和宇宙尘埃，这种情况已经持续了几十亿年。但这次的情况不同。根据欧洲航天局去年发布的一份白皮书，大气层每年自然吸收约12400吨物质。而根据2019年的最新统计数据，人类同年额外向大气层注入了约890吨物质，而且这个数字还在上升。 利兹大学科学家普兰（John Plane）表示，问题不仅是总量增加，还包括金属种类的变化。他指出，太空垃圾带来的锂含量是宇宙尘埃的十倍，还带来了许多新的“奇异金属”。2023年，墨菲和他的同事发表的一项研究估算，如今平流层中每十个气溶胶颗粒里，就有一个含有来自航天器解体的金属成分。 这些金属颗粒会在大气层中停留多久，会引发什么反应，目前科学界仍然不清楚。人们确实有理由担心。比如，铝颗粒可能与氧气结合，生成氧化铝（alumina），它的表面可能成为复杂化学反应的催化平台。其中之一就是从氯化氢分子中释放氯原子，而氯正是破坏臭氧层的“元凶”。此外，铜等元素本身就是催化剂，它们能够加速反应，但不会被消耗。随着这些金属催化剂的浓度不断上升，它们可能会无限期加速大气化学变化。 不过，目前关于这些影响的研究仍存在很多未知。全球各地的科学家正在努力填补这些知识空白。但监测设备的缺乏是一大挑战，监管的缺位也是问题之一。当前，全球大部分通信卫星都是由美国SpaceX发射的，其“星链”计划中的卫星数量已接近七千颗。虽然FCC要求所有卫星都要进行环境评估，但对于超过100颗卫星的巨型星座，这项评估被免除。2022年，美国国会下属的政府问责办公室（Government Accountability Office）曾建议FCC评估大型星座对环境的影响，但FCC至今没有公布任何评估报告，面对媒体的置评请求也没有回应。 未来，美国未必会一直主导近地轨道。中国，欧盟等国家和地区也计划发射自己的巨型星座。中国目前计划至少发射三套大型星座，总计约3.8万颗卫星；欧盟的IRIS星座计划包括290颗卫星；甚至连卢旺达也提交了申请，计划发射两套星座，总数超过32.7万颗。欧盟和卢旺达正在制定相关环境法规，而中国的法律虽然没有明确要求环境评估，但规定必须“保护太空环境”。 一些技术手段或许也能缓解污染问题，比如让卫星变小。不过目前趋势并非如此。SpaceX的星链卫星单颗重量大约800公斤，马斯克甚至预计未来的星链卫星会更重。还有科学家建议使用碳纤维或木材等替代材料，以减少金属污染。但这些材料也可能带来新的问题，比如木质卫星燃烧时可能释放大量黑烟，加剧全球变暖，并导致天空变暗。 另一种思路是改变卫星的退役方式。美国航空航天公司（Aerospace Corporation）的罗斯（Martin Ross）表示：“过去大家认为卫星再入时，材料都会以足够大的碎块形式掉回地面，而不会积聚在平流层。”但事实证明这种想法是错误的。一些研究人员呼吁FCC重新考虑5年退役规则，适当延长卫星寿命，减少发射频率。还有人建议，巨型星座可以由多个国家共同运营。 不过，考虑到当前的国际紧张局势，这个提议恐怕只是“天方夜谭”。       来源： https://www.economist.com/scienc ... ng-the-stratosphere Mar 5th 2025 |
