卫星在高层大气中被烧毁,但是我们仍然不知道这对地球的气候有什么影响。

卫星在地球大气中被灼烧(图源: Paul Fleet / shutterstock)

埃隆·马斯克公布了他将在6个月内处理100颗报废的星链卫星,为了不影响其他在轨卫星的工作状态,SpaceX决定通过降低卫星的轨道高度而让卫星和大气产生摩擦,烧掉整颗卫星。

但是研究大气的科学家们对于这种在大气层内燃烧卫星而销毁卫星的方式提出了质疑,他们认为这会加剧全球变暖。最近,一个团队意外的在平流层中找到了不少对臭氧层有害的金属,而平流层是臭氧的形成地。

随着太空探索的进行,近地轨道变的是越来越拥挤。据统计,SpaceX就约有5000颗在轨卫星。因此想办法清除掉废弃卫星对于卫星行业就是个挑战。新发射的卫星必须在25年内被处理掉(最近公布了更加严格的5年清除计划),要么增大轨道高度,抬升到所谓的“坟墓轨道”;要么降低轨道高度,让卫星焚毁与大气层内。

近地卫星一般被设计成利用所剩有的燃料降低轨道高度,并重新进入大气层。在一次受控制的重新进入大气层中,航天器会在计算好的时间内进入大气层并最终坠毁于太平洋上的尼莫点(又称航天器坟场)。在一次不收控制的重新进入大气层中,航天器会慢慢的焚毁与大气层中。

NASA和欧空局(ESA)提出了一种全新的卫星设计理念,即所谓的“为报废而设计”。其目的在于设计一个既可以抗住外太空恶劣的环境,又很容易焚毁于大气层的卫星。但是这个设计理念并没有得到比较全面的建设。

卫星制造商在卫星发射之前必须证明自己的卫星销毁计划有着极低的“与人类相撞率”(换句话说,就是砸不到人类)。但是现在对卫星重新进入大气层时产生的问题几乎没有任何的考虑,这并不是杞人忧天。

一开始,各个国家的宇航局和天文学家们并不认为在大气层焚毁卫星会对环境造成严重的影响,毕竟每天在大气层焚毁的卫星产生的颗粒比每天440吨的外来陨石产生的颗粒少得多。这还没有考虑到火山爆发和人类工业产生的污染。

臭氧层的坏消息?

所以现在到底是大气学家在过度反应还是这样焚毁卫星真的会对环境产生影响?这个问题导致了一个从20世纪80年代开始,针对地球两极臭氧层空洞的研究。

现在,我们知道臭氧层空洞是人造工业废气产生的。这些工业废气和自然形成的位于高层大气的极地平流层云(又称珠母云)相结合,这些云层的表面充当了催化剂的作用,把原来对臭氧层无害的化学成分变成会快速摧毁臭氧层的成分。

丹·齐佐是普渡大学的一位大气科学家,也是最近一项关于臭氧层的研究的合著者。这项研究在平流层发现了对臭氧层有害的化学物质。他向space.com解释道,真正的问题是在地球臭氧层刚刚开始恢复时,这些来自焚毁卫星的颗粒是否会对臭氧层的恢复产生影响。

让丹·齐佐和其他大气科学家更加担心的是,卫星的残骸中只有一部分可以形成新的极地平流层云。这些云不一定只形成在高层大气中,在低层大气中也可能形成(卷云形成地)。卷云的特征是薄而细小,可在六公里以上的高空看到。它们倾向于困住从地面反射的热量,因此有理论认为卷云会增强全球变暖的趋势,但是这个理论尚未被学术界广泛的认可。

丹·齐佐还解释说,从传闻证据中我们知道,两极上方的高空云层正在发生变化,但是我们不知道什么导致了这个变化。我们需要搞清楚的是到底是火山或陨石尘埃这种自然现象在导致变化,还是人造卫星残骸这种人为现象在导致变化。

在意,但不是大问题

(又是space.com的广告,不翻译)

所以我们到底应该如何解答这个问题?大气科学家,航天器建造人员和天体物理学家都对这个问题进行了研究,但是这些研究并不够严谨和集中,我们得不到什么明确的主意或者应该注意的方向。有些天文学家认为卫星残骸中的氧化铝会导致臭氧层的加速消耗。

研究这个问题的大气科学家也没有给出有关的建议,因为并没有足够的科学证据支持卫星残骸会对大气层造成什么明显的影响。人类知道卫星残骸位于平流层中,但是这些残骸对于臭氧层的影响仍是未知的。

在这一方面的研究很有可能夸大影响从而获得更多关注度和支持。但是也不可否认后面的研究者用糟糕的结果去抹黑这个研究。我们也不想使用民粹主义的观点。但是当人类找到在大气层焚毁卫星会对大气层产生不可逆的影响时,我们可能已经来不及弥补错误了,这就像臭氧层消失一样。这是一个持续不断的困境。

BY: Fionagh Thomson

FY: Chen Li

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来源: 天文在线