科学家提出了对卫星的新威胁：“气候变化”

一项新的研究表明，到2100年，地球轨道的一些部分的卫星运载能力可能会减少66%以上。

地球不断变化的气候不仅对地球上的海洋、野生动物和农业产生影响，还可能影响到周围的空间。一项新的研究调查了温室气体对地球上层大气的影响，表明它将随着时间的推移而缩小，并且不能像现在这样容纳那么多的卫星。

麻省理工学院的一组科学家通过对碳排放随时间变化的模拟，预测近地轨道卫星承载能力将出现惊人的下降。他们得出的结论是，随着最上层大气的收缩，碎片将停留更长时间，由此导致的大气阻力的减少可能会增加太空碰撞的风险。周一发表在《自然·可持续发展》杂志上的一项研究显示，该团队预测，到2100年，受温室气体的影响，最受欢迎区域的承载能力可能会减少50%至66%。

麻省理工学院航空航天系的研究生威廉·帕克告诉我们说：“随着温室气体浓度的上升，我们生活的对流层变暖，而上层大气 —— 平流层、中间层和热层 —— 则变冷并收缩。”“热层在对轨道碎片产生阻力，逐渐将其从太空中移除方面起着至关重要的作用。然而，由于温室气体排放增加，大气收缩，碎片在轨道上停留的时间更长，增加了失控级联碰撞场景的风险。”

热层是国际空间站和大多数其他卫星绕地球运行的地方。目前有1万多颗卫星在近地轨道上运行。随着排放量的增加，航天器之间碰撞的可能性也会增加，这将导致更多太空碎片的产生。这将减少能够在低地球轨道上运行的卫星的数量，这些卫星的风险阈值与今天应用的相同。

帕克解释说，温室气体就像一条毯子，通过绝缘表面和将热量反射回地面，使对流层变暖。对流层中热量的保留意味着进入上层大气的热量更少。此外，到达上层大气的热量被温室气体辐射到太空中。

“这两个因素导致平流层、中间层和热层的长期冷却。这种冷却导致收缩，”帕克补充说。“如果你曾经把气球放在冰箱里，你就会知道，随着温度的下降，气球会缩小。”同样的事情正在全球范围内发生在高层大气中。

这项研究背后的研究人员模拟了未来一个世纪的不同情景，其中一种情景是温室气体浓度保持在与2000年相同的水平，另一种情景则是根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）共享社会经济途径（SSP）的排放变化。随着时间的推移，排放量的增加导致低地球轨道的运载能力显著降低。

帕克说：“没有大气层，大多数太空碎片将无限期地留在轨道上。”“随着大气层变薄，碎片停留的时间更长，增加了活动卫星的风险。随着空间碎片的后果越来越严重，我们可以适应更少的碎片产生事件。”

据估计，随着时间的推移，近地轨道上的卫星数量将会减少，该研究警告说，如果某个特定区域的卫星容量超过了限制，可能会导致“失控的不稳定”，或者一连串的碰撞，产生大量碎片，导致卫星无法再安全运行。

随着航天工业继续以前所未有的速度增长，对地球轨道航天器的需求也在不断增长。2023年，围绕地球运行的活跃卫星总数增加了35%。这个数字可能会随着时间的推移而增加。

这项研究背后的研究人员建议，现在就需要采取积极的措施，同时在向太空发射卫星的数量上做出更好的决定。帕克说：“过去五年发射的卫星比过去60年的总和还要多。”“我们试图理解的关键问题之一是，我们目前所走的道路是否可持续。”

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