宇宙中的“黑手”

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編譯：胡榕翙

校對：牧夫天文校對組

后期：王啟儒

責任編輯：王啟儒

2021年，攝影師在澳大利亞沙漠試圖拍攝星軌，卻因畫面中充斥衛(wèi)星軌跡而放棄原計劃。他將數(shù)百張照片合成一幅圖，直觀呈現(xiàn)了SpaceX等公司發(fā)射的成千上萬顆衛(wèi)星，正如何悄然奪去原本絢麗的夜空。

有時人類過于超前了。我們投身于宏大的工程實驗，卻并未真正理解這些項目帶來的長期影響。氣候變化本身就是個絕佳例證——在工業(yè)革命早期，沒有人意識到，一百多年后，他們內(nèi)燃機的排放物會提升全球整體溫度，危及數(shù)百萬人的生命與生計，更不用說對我們共享這個世界的其他物種造成的影響了。根據(jù)哈佛大學薩拉塔研究所最新發(fā)布的一份報告，本世紀我們在應(yīng)對另一項工程挑戰(zhàn)時—即衛(wèi)星巨型星座—似乎正重蹈覆轍。

截至一月初，軌道上運行著超過14,000顆衛(wèi)星。SpaceX、藍色起源等組織，都計劃在未來數(shù)年再發(fā)射數(shù)萬顆衛(wèi)星。這些衛(wèi)星因成本相對低廉且大規(guī)模生產(chǎn)，設(shè)計壽命僅為5至10年，并計劃在其使用壽命結(jié)束時于大氣層中燒毀。要維持如此龐大且壽命短暫的衛(wèi)星群，意味著巨型星座每天將有多達23顆衛(wèi)星在高層大氣中燃燒。

這種做法有其充分理由——他們不希望將這些衛(wèi)星遺留在軌道上，因為在那里它們可能解體，并引發(fā)一連串的衛(wèi)星毀滅效應(yīng)，即所謂的"凱斯勒綜合征"，這可能導(dǎo)致我們數(shù)十年都無法進入軌道。與此同時，關(guān)于衛(wèi)星離軌的規(guī)定主要關(guān)注的是地面上的人類安全。美國宇航局理所當然地不希望太空碎片擊中并致人死亡成為司空見慣的事。

彭博社播客曾探討過墜毀衛(wèi)星對大氣層的危害：既不能將衛(wèi)星留在軌道上，也無法將其帶回地面，這使得巨型星座運營商別無選擇，只能讓它們在大氣層中燒毀。但正如我們此前報道過的，這種做法本身就會帶來許多意想不到的后果。衛(wèi)星含有大量對環(huán)境有害的物質(zhì)，它們在大氣層中燃燒時并不會憑空消失。它們會轉(zhuǎn)化成顆粒物，可能無限期地停留在平流層中，而且降雨等天氣現(xiàn)象無法將其清除。

它們在平流層中的存在本身就可能影響這些天氣模式。衛(wèi)星中使用的塑料和碳纖維等有機材料，燃燒時會變成一種碳煙塵。煙塵的類型至關(guān)重要，因為有些對特定類型的光具有反射性，而另一些則更容易吸收光。平流層的溫度變化驅(qū)動著大氣層較低處的風型，能對天氣模式產(chǎn)生重大影響。因此，對太陽光吸收或反射量的任何改變——比如由碳煙塵引起的改變——都可能對地表天氣模式產(chǎn)生重大且尚不為人知的影響。

衛(wèi)星中另一種潛在有害物質(zhì)是許多衛(wèi)星外殼所使用的鋁。鋁本身輕便堅固，非常適合太空應(yīng)用。但當它在平流層中燃燒時，它為氯與臭氧層發(fā)生反應(yīng)提供了平臺，可能進一步破壞臭氧層。1989年通過的《蒙特利爾議定書》旨在限制氯氟烴的排放，這些物質(zhì)曾在極地上空造成臭氧層空洞。該議定書在讓自然過程重建地球保護罩方面成效卓著。如今，進一步的工程實驗可能延緩這種恢復(fù)，甚至可能使其逆轉(zhuǎn)。

《蒙特利爾議定書》本身也是一個極好的例證，說明當科學被充分理解且政策設(shè)計得當，有效的監(jiān)管如何能夠解決這類工程挑戰(zhàn)。不幸的是，對于衛(wèi)星在大氣層中燒毀的影響，目前這兩點都尚未實現(xiàn)。我們需要更好地理解這些離軌事件對環(huán)境造成的直接影響。我們也需要權(quán)衡利弊：是冒著將我們自己完全鎖死在太空之外的風險將其留在軌道上，還是可能對地面人員和基礎(chǔ)設(shè)施造成損害。

科學是我們理解這些權(quán)衡取舍的途徑，而衛(wèi)星巨型星座的指數(shù)級增長尚處于早期階段。需要進行更多研究，且越快越好，因為氣候方面的早期跡象并不樂觀。既然我們剛剛步入衛(wèi)星巨型星座時代，我們越早把握其對環(huán)境的影響，結(jié)果就會越好。

——The End——

『天文濕刻』 牧夫出品

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