2009年2月，兩顆以近17,000英里/小時速度執行的太空衛星在西伯利亞上空482英里的高度相撞。
一顆是正在執行的美國通訊衛星，銥星-33。另一顆是更重、已報廢的俄羅斯軍用衛星，名為宇宙-2251。對於空間科學家來說，這次碰撞是對一種令人擔憂的新算術的粗暴喚醒。
超高速碰撞將兩個太空軌道飛行器變成了一個包含2,300個物體的碎片雲。這引起了其他科學家——氣候科學家——的注意，因為高層大氣中的變化將增加太空碰撞的風險。目前有21,000塊可追蹤的太空碎片，大小從舊火箭的上級到硬幣大小的金屬塊不等。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
正如 NASA 蘭利研究中心高階科學家馬丁·姆林恰克最近描述的那樣，高空二氧化碳排放的積累正在逐漸冷卻衛星頻繁執行的高層大氣層。好訊息是，冷卻將使那裡的空氣密度降低，這可能會延長現有衛星的壽命。壞訊息是，它將保留迅速積累的太空垃圾，否則這些垃圾可能會沉入低層大氣並燃燒殆盡。
歐洲航天局 (ESA) 的一項研究更直白地描述了這個問題：“‘一切照舊’的情景將導致近地軌道 (LEO) 中的物體數量逐漸、不受控制地增加，碰撞將成為主要的碎片來源。”
該機構提議從 2023 年開始透過從其航天器上移除潛在的碎片來避免這個問題。
“[高層]大氣正在冷卻。我們知道這一點，”姆林恰克在一次採訪中解釋說。“我們需要了解未來 50 到 100 年的密度變化，以保持太空對人類和衛星的宜居性。”
美國已高度依賴太空衛星進行通訊、地球觀測、軍事需求、導航、天氣預報和許多其他用途。這就是為什麼衛星發射，特別是那些攜帶最近成群的“立方體衛星”飛行器的發射，大約半加侖牛奶紙箱大小，每年都在激增。
印度製造的火箭 PSLV-C37 於 2017 年 2 月發射了 104 顆此類衛星，從兩側的排氣口快速噴射出來。這是印度的世界紀錄，也是美國公司和機構的里程碑，它們建造了 96 顆軌道飛行器（Climatewire，1 月 29 日）。
更具破壞性的碰撞可能會使衛星癱瘓，從而導致科學和軍事資訊丟失。這也意味著衛星商業使用者的成本更高，影響消費者、衛星所有者和為昂貴衛星投保的公司，姆林恰克在科羅拉多州博爾德國家大氣研究中心的科學家小組面前解釋道。
在太空中，即使是微小的軌道物體的速度也可能造成重大損害。根據 ESA 的說法，直徑為 10 釐米的碎片（大約壘球大小）的撞擊“很可能會導致目標發生災難性的解體”。
ESA 報告稱，2016 年，一顆主要的歐洲衛星 Sentinel-1A 的太陽能電池板幾乎被摧毀，使其電力供應癱瘓。撞擊它的物體直徑為 1 釐米，是一塊硬幣大小的太空垃圾。
總而言之，根據 ESA 的資料，自 1957 年太空時代開始以來，已進行了約 5,400 次火箭發射。它們已將約 8,650 顆衛星送入軌道。其中，約有 4,700 顆仍在太空中，但只有約 1,800 顆仍在執行。美國、歐洲和其他國家運營的太空監視網路現在估計，軌道上大約有 29,000 塊直徑為 10 釐米或更大的碎片。並非所有碎片都受到追蹤。
到目前為止，ESA 估計已發生 500 多起解體、碰撞或“導致碎片化的異常事件”。目前軌道上所有物體的總重量約為 8,100 噸。隨著發射次數的增加，目前估計每年發射 70 到 90 次，它表示“災難性碰撞的可能性也將逐步增加”。
NASA 和其他一些國家的航天機構已批准規則，試圖透過要求新的軌道飛行器最多使用 25 年來限制預計的損害。此後，它們必須具有軌道或推進器，將它們傾倒到所謂的“墓地處置軌道”中，在那裡它們中的大多數將被燒燬。
到目前為止，根據 ESA 的資料，統計資料顯示“結果不佳”，即使在全球範圍內遵守該規則，太空垃圾的長期擴散仍然很可能。NASA 和 ESA 都對他們如何透過太空任務進行年度“主動碎片清除”進行了研究，這些任務將 5 到 10 個最危險的軌道碎片引導到“墓地”路徑。
ESA 計劃於 2023 年啟動其“清潔太空倡議”，移除其軌道物體之一。它估計，一塊大型太空碎片在低層大氣中未能完全燃燒殆盡的風險是存在的，但它們“比日常生活中面臨的普遍接受的風險小几個數量級”。到目前為止，還沒有已知的人員傷亡。
根據姆林恰克的說法，太陽風暴使精確定位和物理移除軌道物體變得複雜。它們會導致地球磁場發生變化，並在兩到三天的時間間隔內使跟蹤物體變得更加困難。
然而，地球似乎正在進入太陽活動減弱的時期，姆林恰克說，這“可能會給您一個在這裡做點什麼的機會”。新的衛星系統可以幫助跟蹤軌道物體，並更好地估計由高層大氣中積累的更多二氧化碳造成的長期密度降低。
“但開發小型、低成本感測器是一項技術挑戰，這些感測器可以長期定期執行在軌道上，以開發可靠預測長期密度變化所需的準確記錄。這應該是一個積極的技術投資和研究領域，”姆林恰克說。
他說，最關鍵的措施將是準確的資料流，使航天機構能夠預測未來 50 到 100 年衛星和碎片將在其中執行的高層大氣密度下降。這是二氧化碳水平上升帶來的總體成本的又一個維度。
經 E&E News 許可，轉載自 Climatewire。E&E 在 www.eenews.net 提供每日重要的能源和環境新聞報道。