随着地球表面因气候变化的负担而持续变形，其高层大气面临着完全不同的麻烦，因为温室气体威胁着太空的可持续性。一项新的研究警告说，由于气候变化，卫星开始卡在地球轨道上，未来可能会导致太空碎片急剧增加。
最近发表在《Nature Sustainability》上的一项研究警告说，温室气体导致高层大气变冷并收缩，使得卫星无法沉降到应燃毁的较低高度。相反，它们被困在密度较低的大气中运行，现在可能会开始更频繁地发生碰撞。该研究的预测设想了未来几年一个危险拥挤的高层大气。
高层大气的危机
像二氧化碳这样的温室气体被困在低层大气中，将热量从高层大气中带走。高层大气的冷却效应降低了密度，反过来又减少了卫星的大气阻力，而大气阻力本会将它们拉回地球。因此，低地球轨道的卫星寿命可能会延长。
高层大气能承载的卫星数量是有限的，一旦超出就会变得危险。在新研究中，研究人员旨在通过模拟碳排放情景来评估低地球轨道特定高度区域或“壳层”的“卫星承载能力”。
研究人员发现，未来一个世纪排放量的增加可能会导致低地球轨道的承载能力下降。根据这一情景，他们估计到本世纪末，低地球轨道（即 200 至 1,000 公里高度内可安全存在的卫星数量）的承载能力可能会降低 50% 至 66%。
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卫星发射激增
超过承载能力将产生不稳定的区域，碰撞产生的碎片过多，卫星无法在那里安全运行。研究人员表示，由于过去几年一波又一波的卫星发射，一些区域已经面临过度拥挤的危险。
麻省理工学院航空航天学系研究生、该研究的首席作者 William Parker 在一份声明中表示：“过去五年发射的卫星数量比前 60 年加起来还要多。我们试图理解的一个关键问题是，我们今天的道路是否可持续。”
目前，已有超过 10,000 颗卫星在近地轨道运行，预计未来几年这一数字将急剧增加。由 SpaceX 领导的通讯卫星网络——巨型星座，可能会开始破坏高层大气中已拥挤区域的稳定性。Starlink 是其中一个星座，计划发射多达 42,000 颗卫星。
清理太空
虽然任务尚未因太空碎片而受阻，但损坏的风险仍然存在。根据欧洲空间局的说法，与大于 1 厘米的碎片碰撞会使航天器失灵，与毫米级碎片碰撞仍可能造成局部损坏。
欧洲空间局计划与瑞士航空航天公司 ClearSpace 合作，于 2025 年启动有史以来首次太空碎片清除项目，派遣一艘“追逐者”航天器，用其四只机械臂回收一个太空碎片目标。然而，与此类项目相关的成本和潜在的大气污染已引起担忧。
这项新研究提供了另一个在地球上的解决方案：大幅减少温室气体排放。这样做可能有助于恢复高层大气的秩序。
Parker 在声明中补充说：“我们依靠大气层来清理我们的碎片。如果大气层在变化，那么碎片环境也会随之变化。我们表明，轨道碎片的长期前景严重依赖于遏制我们的温室气体排放。”
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文章来源
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Nature Sustainability。温室气体降低了低地球轨道的卫星承载能力
Scientific Reports。卫星巨型星座在低地球轨道、大气层和地球上制造风险
ESA。太空碎片常见问题解答：常见问题
