IT之家 3 月 11 日消息，美國(guó)麻省理工學(xué)院 3 月 10 日在其官網(wǎng)上發(fā)布公報(bào)說，該校航空航天工程師團(tuán)隊(duì)在《自然?可持續(xù)性》雜志上發(fā)表的最新研究顯示，溫室氣體排放正在改變近地空間的環(huán)境，隨著時(shí)間推移，近地軌道承載衛(wèi)星等飛行器的能力將會(huì)下降。

研究指出，二氧化碳和其他溫室氣體會(huì)導(dǎo)致地球高層大氣收縮，其中熱層（thermosphere）的變化尤為關(guān)鍵，熱層是國(guó)際空間站和大多數(shù)衛(wèi)星軌道所在的區(qū)域。當(dāng)熱層收縮時(shí)，大氣密度降低，進(jìn)而減少了大氣阻力 —— 這種阻力會(huì)將老舊衛(wèi)星和其他太空碎片拉向低軌道，使其與空氣分子接觸并燃燒殆盡。因此，阻力的減少意味著太空垃圾的壽命延長(zhǎng)，它們將在軌道上滯留數(shù)十年，增加軌道碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。

據(jù)IT之家了解，研究團(tuán)隊(duì)通過模擬溫室氣體排放對(duì)高層大氣和軌道動(dòng)力學(xué)的影響，估算了低地球軌道的“衛(wèi)星承載能力”。模擬結(jié)果顯示，到 2100 年，由于溫室氣體的影響，最受歡迎的軌道區(qū)域的承載能力可能會(huì)減少 50% 至 66%。

“過去一百年中，我們?cè)诘厍蛏系臏厥覛怏w排放行為，將影響未來一百年我們?nèi)绾芜\(yùn)行衛(wèi)星?！毖芯孔髡?、MIT 航空航天系（AeroAstro）副教授 Richard Linares 表示，“隨著氣候變化破壞現(xiàn)狀，高層大氣處于一種脆弱狀態(tài)?！毖芯康闹饕髡摺eroAstro 研究生 William Parker 補(bǔ)充道，“與此同時(shí)，近年來衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量大幅增加，尤其是用于太空寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的衛(wèi)星。如果我們不謹(jǐn)慎管理這些活動(dòng)并減少排放，太空可能會(huì)變得過于擁擠，導(dǎo)致更多碰撞和碎片產(chǎn)生?！?/p>

目前，有超過 10,000 顆衛(wèi)星在低地球軌道運(yùn)行，該區(qū)域距離地球表面約 2,000 公里。這些衛(wèi)星提供互聯(lián)網(wǎng)、通信、導(dǎo)航、天氣預(yù)報(bào)和金融服務(wù)等重要服務(wù)。近年來，衛(wèi)星數(shù)量激增，迫使運(yùn)營(yíng)商定期進(jìn)行碰撞規(guī)避操作以確保安全。任何碰撞都可能產(chǎn)生在軌道上滯留數(shù)十年甚至數(shù)百年的碎片，增加與新舊衛(wèi)星的后續(xù)碰撞風(fēng)險(xiǎn)。

“過去五年發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量超過了前 60 年的總和?！盤arker 說，“我們?cè)噲D理解的是，我們目前的軌道利用路徑是否可持續(xù)。”

在新研究中，研究人員模擬了未來一個(gè)世紀(jì)不同溫室氣體排放情景對(duì)大氣密度和阻力的影響，并針對(duì)每個(gè)“殼層”（即特定高度范圍），模擬軌道動(dòng)力學(xué)和衛(wèi)星碰撞風(fēng)險(xiǎn)。他們通過這種方法確定了每個(gè)殼層的“承載能力”，即該區(qū)域能夠支持的衛(wèi)星數(shù)量上限。

研究團(tuán)隊(duì)比較了多種情景，包括溫室氣體濃度保持在 2000 年水平的情景，以及根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）共享社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑（SSPs）變化的情景。結(jié)果顯示，持續(xù)增加排放的情景將導(dǎo)致低地球軌道的承載能力大幅下降。

特別是，到本世紀(jì)末，與 2000 年排放水平保持不變的情景相比，200 至 1000 公里高度范圍內(nèi)能夠安全容納的衛(wèi)星數(shù)量可能會(huì)減少 50% 至 66%。如果衛(wèi)星容量超出，即使是在局部區(qū)域，研究人員預(yù)測(cè)該區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)“失控不穩(wěn)定性”，即碰撞級(jí)聯(lián)反應(yīng)，產(chǎn)生太多的碎片，以至于衛(wèi)星將無法安全運(yùn)行。

盡管研究預(yù)測(cè)到 2100 年的情況，但團(tuán)隊(duì)指出，如今某些大氣殼層已經(jīng)因衛(wèi)星數(shù)量過多而變得擁擠，尤其是像 SpaceX 的星鏈（Starlink）這樣的“巨型星座”，其由數(shù)千顆小型互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星組成。

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