研究显示：温室气体排放会导致近地轨道承载卫星能力下降

IT之家最新报道显示，美国麻省理工学院日前在其官方网站发布公告称，该校航空航天工程师团队在《自然・可持续性》杂志上刊登的研究表明，温室气体排放正导致近地空间环境发生变化，这将影响到近地轨道承载卫星等航天器的能力。

研究发现，二氧化碳及其他温室气体引起地球高层大气的收缩，尤其是热层的变化至关重要，而热层正是国际空间站和多数卫星轨道所在之处。随着热层的收缩，大气密度减低，相应减少了大气阻力 —— 这种阻力会使老旧卫星等太空碎片被拉向低轨道，并最终与空气分子碰撞而燃烧殆尽。因此，阻力的减少将导致太空垃圾的存活期延长，它们将滞留在轨道上几十年，增加碰撞的风险。

据IT之家报道，研究小组通过模拟温室气体排放对高层大气和轨道动力学的影响，估算了低地球轨道的“卫星承载能力”。模拟结果显示，到2100年，受温室气体影响，最受欢迎的轨道区域的承载能力可能会降低50%至66%。

“过去一百年我们在地球上的温室气体排放行为，将会影响未来一百年我们如何操作卫星。”研究作者、麻省理工航空航天系（AeroAstro）副教授 Richard Linares表示，“随着气候变化破坏现状，高层大气处于脆弱状态。”研究的首席作者、AeroAstro研究生 William Parker补充道，“与此同时，卫星的发射数量近年来大幅增长，尤其是用于太空宽带互联网服务的卫星。如果我们不能妥善管理这些活动并减少排放，太空可能会变得拥挤，增加碰撞和碎片产生的风险。”

目前，有超过10,000颗卫星运行在低地球轨道上，距地表约2,000公里。这些卫星提供了互联网、通信、导航、天气预报和金融服务等重要功能。近年来，卫星数量急剧增加，迫使运营商频繁进行碰撞规避操作以保证安全。任何一次碰撞都可能导致产生会滞留在轨道上数十甚至数百年的碎片，增加与新旧卫星发生后续碰撞的风险。

“过去五年发射的卫星数量超过了前60年的总和。”Parker说，“我们试图弄清我们目前的轨道利用路径是否是可持续的。”

在这项最新研究中，研究人员模拟了未来一个世纪不同的温室气体排放情景对大气密度和阻力的影响，以及对每个“壳层”（即特定高度范围）的轨道动力学和卫星碰撞风险进行模拟。通过这种方法，他们确定了每个壳层的“承载能力”，即该区域所能支持的卫星数量的上限。

研究小组比较了多种情景，包括维持在2000年水平的温室气体浓度情景，以及根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）提出的共享社会经济路径（SSPs）变化情景。结果显示，持续增加排放将导致低地球轨道的承载能力显著减少。

特别是，到本世纪末，相较于2000年排放保持不变的情景，200至1000公里高度范围内安全容纳的卫星数量可能会减少50%至66%。如果卫星容量超出，即使是在局部区域，研究人员预测将会出现“失控不稳定性”，即碰撞级联反应，产生大量碎片，导致卫星无法安全运行。

尽管研究预测到2100年的情况，但研究团队表示，目前某些大气壳层由于卫星数量过多而已经变得拥挤，尤其是像SpaceX的星链（Starlink）这样的“大型卫星组合”，由成千上万枚小型互联网卫星组成。

广告声明：本文包含外部链接，仅供参考。