研究称巨型星座卫星加剧高层大气污染，成航天污染主要来源

阅读原文 →

IT之家 5 月 14 日消息，伦敦大学学院研究人员主导的一项新研究发现，自 2019 年起大规模批量发射至太空的巨型卫星星座系统所产生的强污染，到本十年末将占到航天领域污染总气候影响的近一半（42%）。IT之家注意到，该研究发表于《Earth's Future》期刊，研究团队分析了火箭发射频次不断增加、废弃箭体及报废卫星重返地球所产生的大气污染。这些污染源释放的黑碳（煤烟）在高层大气中的留存时间，远长于地面污染源产生的黑碳，对气候造成的影响更是高出 500 倍。研究团队利用 2020 至 2022 年火箭发射与卫星部署数据，预测了直至本十年末的排放趋势。分析显示，2020 年这类巨型卫星星座对航天领域气候总影响的贡献率约为 35%，到 2029 年这一比例将升至 42%。研究还发现，大型一次性卫星系统发射和再入大气层产生的重度大气污染物，正在高层大气中快速累积，减少抵达地球表面的太阳光。到 2029 年，这类不断累积的污染将产生与地球工程拟议技术相近的效果 —— 即通过向高层大气投放颗粒物遮挡部分阳光，从而给地球降温。研究同时指出，卫星带来的环境影响并非全是负面的。火箭发射产生的煤烟会对地球气候产生轻微降温效应。不过，相较于同期全球变暖导致的地球升温幅度，这一降温作用微乎其微。项目负责人、伦敦大学学院地理系埃洛伊丝・马赖斯教授表示：“航天产业污染就像一场小规模、无监管的地球工程实验，可能引发诸多意料之外且严重的环境后果。目前其对大气的影响尚且有限，我们仍有机会提前采取行动，避免问题恶化至难以逆转和修复的地步。迄今为止，针对这类污染的有效监管举措十分有限。”此外，研究人员表示，他们的预测很有可能低于实际水平。未来趋势预测基于巨型卫星星座时代初期（2020—2022 年）的发展态势，但 2023 至 2025 年的火箭发射数量已超出预期，未来数年还将有更多卫星计划发射升空。马赖斯教授补充道：“在全球变暖的大背景下，我们模型测算出的阳光减少所带来的降温效应，看似是利好变化，但我们必须保持极度谨慎。”由巨型卫星星座主导研究团队模拟分析了巨型卫星星座发射及再入过程中产生的所有主要污染物。这类新型卫星任务由成百上千颗低地球轨道卫星组成，过去数年间直接推动火箭发射与再入次数呈指数级增长。SpaceX 提供互联网服务的星链系统，是目前最知名的巨型卫星星座。截至目前其在轨卫星数量已近 1.2 万颗，是全球规模最大的卫星星座；与此同时，各大竞品系统也已部署数百颗卫星。论文作者指出，此前预估本十年末将再发射 6.5 万颗卫星的预测已然过时，结合近期企业申报计划来看，该预估也过于保守。研究发现，尽管巨型卫星星座时代从 2020 年才正式开启，但这类卫星任务目前已消耗超半数火箭燃料，且规模仍将持续扩张。航天行业急于部署新星座、扩容现有星座，使得年度火箭发射量从 2020 年的 114 枚增至 2025 年的 329 枚，涨幅接近两倍，其中主要由 SpaceX 猎鹰 9 号火箭支撑。对大气的影响猎鹰 9 号火箭采用煤油基燃料，发射过程中会向高层大气释放煤烟颗粒。受大气环流缓慢的影响，火箭发射产生的煤烟会在高层大气中滞留数年之久。这与汽车、发电厂等地面污染源截然不同，地面排放的煤烟会通过降雨等气象作用被清理出大气。污染物在大气中留存时间越久，产生的影响就越大。最终测算得出，火箭发射排放的煤烟，改变气候的效力约为地表附近排放煤烟的 540 倍。研究团队预估，到 2029 年，航天产业每年将向大气排放约 870 吨煤烟。作为对比，英国所有乘用车每年的煤烟排放量为 728 吨（英国政府最新排放数据），航天行业届时的排放规模将超过英国全部乘用车排放总和。论文第一作者、伦敦大学学院地理系康纳・巴克博士表示：“火箭发射是一种特殊污染源，直接将有害化学物质注入高层大气，污染地球仅剩的相对洁净的空域环境。尽管目前这类煤烟对气候的影响远小于其他工业污染源，但其极强的污染效力意味着，我们必须在其造成不可逆危害前及时采取行动。”臭氧层损耗研究团队还探究了巨型卫星星座对臭氧层的影响。臭氧层可保护地球免受太阳有害紫外线辐射。卫星发射会向大气释放氯等化学物质，直接与臭氧发生反应并破坏臭氧层；火箭发射和航天器再入还会产生微小颗粒物，为臭氧损耗反应提供附着界面，进一步加速臭氧层破坏。研究基于当前趋势判断，巨型卫星星座发射对臭氧层的整体影响较小：煤油燃料火箭不会产生氯，且目前绝大多数巨型卫星星座并未使用会排放氯的火箭发射。到 2029 年，全球所有火箭发射造成的臭氧损耗仅为 0.02%，而受《蒙特利尔议定书》管控的消耗臭氧层物质造成的损耗达 2%；巨型卫星星座任务在 2029 年所有航天任务的臭氧损耗中，占比不足十分之一。目前更多巨型卫星星座的部署工作已提上日程，其中部分星座将使用会释放氯的燃料，这类项目的潜在环境影响尚不确定。

阅读原文 →