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(zé)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(jì)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(shí)驗(yàn)，卻并未真正理解這些項(xiàng)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(jī)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(jì)，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(xué)薩拉塔研究所最新發(fā)布的一份報(bào)告，本世紀(jì)我們在應(yīng)對另一項(xiàng)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(yùn)行著超過14,000顆衛(wèi)星。SpaceX、藍(lán)色起源等組織，都計(jì)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(jì)壽命僅為5至10年，并計(jì)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(dá)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?yàn)樵谀抢锼鼈兛赡芙怏w，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(jìn)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(dāng)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(yùn)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(bào)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(jī)材料，燃燒時會變成一種碳煙塵。煙塵的類型至關(guān)重要，因?yàn)橛行μ囟愋偷墓饩哂蟹瓷湫裕硪恍﹦t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(fēng)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(jiān)固，非常適合太空應(yīng)用。但當(dāng)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(jìn)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(hù)罩方面成效卓著。如今，進(jìn)一步的工程實(shí)驗(yàn)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(dāng)科學(xué)被充分理解且政策設(shè)計(jì)得當(dāng)，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(diǎn)都尚未實(shí)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(fēng)險(xiǎn)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(xué)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(jìn)行更多研究，且越快越好，因?yàn)闅夂蚍矫娴脑缙谯E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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