科學家警告說，溫室氣體排放威脅著近地軌道的未來

一篇新論文顯示，溫室氣體持續(xù)釋放到地球大氣層中可能會延長太空垃圾在近地軌道上的壽命。

在高排放情景下，這可能意味著到 2100 年可以在近地軌道上安全運行的衛(wèi)星數(shù)量將急劇減少——這極大地限制了人類可以在那里放置的東西，這些衛(wèi)星圍繞我們的世界旋轉(zhuǎn)，以免我們引發(fā)失控的 Kessler 瀑布不斷增加的碰撞。

"氣候變化和軌道碎片堆積是全球不可避免的兩個緊迫問題，需要采取統(tǒng)一行動。由航空工程師威廉·帕克 （William Parker） 領(lǐng)導的團隊寫道麻省理工學院 （MIT） 的。

“理解并尊重自然環(huán)境對我們在近地軌道上運行的集體能力的影響，對于防止這種制度被利用并為子孫后代保護它至關(guān)重要?！?/p>

太空相當大，但我們可用于衛(wèi)星作的地球周圍數(shù)量相當有限。在條件變得不安全之前，我們只能在那里放置這么多物體，海拔高度約為 200 到 1,000 公里（125 到 620 英里）。

在一定容量下，低地球空間將變得如此擁擠，以至于碰撞是不可避免的;這些碰撞將打破并粉碎碰撞的物體，使該地區(qū)充滿更多的太空垃圾，處于無法控制和不可預(yù)測的軌道上，反過來，這將使近地軌道越來越不穩(wěn)定。此方案稱為凱斯勒綜合征.

我們對近地空間的了解之一是，它的容量會根據(jù)影響地球大氣層的因素而變化。

例如，在太陽能最大值，當太陽充滿耀斑和噴發(fā)活動時，衛(wèi)星更難在天空中停留。這是因為來自太陽的能量增加使大氣層膨脹，增加了近地軌道衛(wèi)星所經(jīng)歷的阻力.

地球氣候的現(xiàn)狀沒有先例。人為溫室氣體排放對近地軌道的大量影響尚未得到詳細探討。我們知道，這些氣體會導致熱層收縮，熱層是海拔約 85 至 600 公里之間的大氣層。

Parker 和他的同事著手縮小這一知識差距。他們使用大氣建模來確定在不同排放情景下，近地軌道在 2100 年可以支持的衛(wèi)星負載。

他們發(fā)現(xiàn)，隨著溫室氣體排放的增加，熱層密度的降低也會減少衛(wèi)星所承受的阻力;即，應(yīng)用于在流體中移動的對象的微妙制動效果。

拖動對衛(wèi)星施加恒定的力，導致其高度逐漸下降。對于正常運行的衛(wèi)星，這意味著需要高度校正;所以減少阻力是一件好事。另一方面，太空垃圾的拖動會導致它慢慢落向地球。

一旦衛(wèi)星失去了它的用處，工程師們可能會計劃用阻力將其帶入地球大氣層，在重返大氣層時它會無害地燃燒殆盡，從而安全地處理掉它。當阻力減小時，該過程將需要更長的時間才能完成，從而使報廢的衛(wèi)星在近地軌道上停留更長的時間，從而對其他物體構(gòu)成危險。

根據(jù)他們的模型，中度到高度的二氧化碳排放將大大減少脫離軌道的衛(wèi)星數(shù)量，使近地軌道上充滿垃圾，并限制我們可以向那里發(fā)送的新衛(wèi)星數(shù)量。

在最壞的排放情況下，到 2100 年，海拔 400 至 1,000 公里之間的高度范圍在太陽極大期的容量將減少 60%，在太陽極小期的容量將減少 82%。

我們還沒有達到 Kessler 的容量。該團隊的計算表明，數(shù)百萬顆衛(wèi)星可以在最低高度的炮彈中安全運行，而不會觸發(fā)凱斯勒不穩(wěn)定;在撰寫本文時，11,901 顆衛(wèi)星在地球軌道上運行，以及大約 20,000 件太空碎片都在那兒閑逛.

但是，隨著目前的努力用衛(wèi)星群填滿地球的天空研究人員說，我們最好在這個問題發(fā)生之前就考慮一下。

“考慮到最近近地軌道衛(wèi)星數(shù)量的迅速增加，”他們寫道，“了解環(huán)境變化及其對可持續(xù)運營的影響對于防止該地區(qū)的過度開發(fā)是必要的。

該研究已發(fā)表在自然可持續(xù)性.

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