認識到人類的所有生態系統,包括我們的太空環境,都是密不可分的,十年前我成為世界首位太空環保主義者,倡導將環境的定義擴充套件到大氣層之外。
目前約有30,000塊被追蹤的碎片以每小時超過17,000英里的速度在太空中呼嘯而過,嚴重擾亂了衛星執行。然而,我們正在構建一個新的太空經濟,可悲的是,這讓人聯想到淘金熱:公司和政府競相儘可能多地佔領軌道領地,而無視後果。SpaceX、OneWeb 和亞馬遜都計劃發射數千顆衛星的艦隊,一家太空市場情報公司估計,到 2031 年還將增加25,000 顆衛星。
衛星必須定期調整軌道以躲避現有的太空垃圾。例如,SpaceX 的星鏈衛星已經進行了超過一千次機動,以避開俄羅斯在 2021 年 11 月蓄意摧毀自己的一顆衛星所產生的碎片。
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最終,我們的軌道高速公路將變得過於擁擠,我們將失去對這種寶貴資源的訪問權。大部分太空垃圾是由俄羅斯、美國和中國造成的。現在是我們要求衛星和火箭箭體不會用無休止的障礙物填滿太空的時候了。
在我自己的工作中,我一直受到土著社群以及我所稱的傳統生態知識(TEK)的指導。這種古老的知識長期以來確保了我們土地和海洋的負責任和可持續管理。古代 TEK 的一些例子包括助產術、天文導航和魚類保護。我認為許多土著社群的可持續發展方法進一步延伸到太空。我共同創立的 Privateer 和 Moriba Jah Universal 公司融入了土著可持續發展原則,以確保我們集體行動的後果不會妨礙我們未來對外層空間的使用。
這些原則指導我們如何利用自然環境,從而使太空及其資源不會枯竭。就太空垃圾而言,我們專注於描述近地軌道中各種“棲息地”的承載能力,包括地月空間。如果我們能夠計算出特定軌道的承載能力,那麼我們就可以預測它何時可能變得不可用。我們可以透過激勵行為和服務來有效地緩解這種情況,從而將容量返還給每個人。
當我們定義這種承載能力時,已經有很多出色的工作正在進行,以避免太空中出現“公地悲劇”,即私人組織僅僅透過為自身利益行事而耗盡公共資源。在地球上,研究人員已經重新思考了我們處理產品生命週期的方式。例如,世界經濟論壇推出的太空可持續性評級 (SSR) 為衛星發射者和運營商提供了一種機制,用於提交任務詳細資訊並接收對其太空活動的可持續性和環境合理性評估。SSR 融入了生命週期迴圈概念(例如給定衛星的可重複使用或可回收程度)和壽命終止處置。重點是在軌道上重複使用和回收這些衛星,而無需將它們返回地球。
另一個很酷的創新可以在 SpaceX 的獵鷹 9 號上看到——這是一種可重複使用的兩級火箭,旨在重複飛行火箭中最昂貴的部分:其發動機。重複使用它們不僅減少了最終進入環境的廢物量,而且還降低了將有效載荷送入太空的成本。這使得太空對每個人都更具可及性。對於衛星,還有其他有趣的促進可持續性的計劃,各國正在考慮實施聯合國和平利用外層空間委員會的長期可持續性準則。在政策方面,歐洲航天局 (ESA) 正在制定一項計劃,透過其零碎片政策,到 2030 年將太空物體的回收、翻新、再利用和重複使用變為現實。
在美國,聯邦通訊委員會 (FCC) 於去年 9 月通過了一項新政策,要求在報廢衛星任務結束後五年內處置近地軌道上的報廢衛星。具體而言,一旦此類衛星在軌道上報廢,則必須在不超過五年後將其從軌道上移除。這意味著該物體作為垃圾妨礙工作衛星執行的時間長達五年。以前,這項要求高達驚人的 25 年——時間太長了。然而,新的 FCC 政策的問題在於,它沒有明確規定受控再入。人們非常樂意將衛星送入近地軌道,因為在不主動維護衛星軌道的情況下,大氣阻力會迫使其最終(並希望)在大氣層中燒燬。我對這種情況的困境在於,將軌道清理工作留給大自然母親不是處置,而是遺棄。能夠再入大氣層的物體,往好裡說會汙染我們的海洋和陸地,往壞裡說會墜毀在人口稠密地區。我們現在正用成千上萬個電話亭、垃圾桶或學校儲物櫃大小的物體填充太空,卻忘記了凡是升空的都可能墜落。
所有這些都歸結為我之前提到的:為了實現可持續和迴圈的太空經濟,我們需要一項政策,要求公司使用生產者責任延伸框架。這會將產品壽命終止的責任歸咎於其生產者。衛星和火箭箭體不應只是在軌道上呼嘯而過,直到它們(希望)在大氣層中燒燬,而必須設計成在其任務結束時可重複使用和回收。
實現這一願望的一大障礙是,清理太空垃圾幾乎完全是一項沒有資金支援的工作。沒有人願意為此付費。此外,雖然軌道上物體的碰撞和解體事件正在增加太空垃圾,但這些事件仍然很少發生,從而降低了處理碎片的緊迫性。但我們確實知道,除非我們改變關於軌道空間的使用和訪問的集體行為,否則我們不可避免地會走向公地悲劇。
我們的太空管理機構,如 NASA、ESA 和俄羅斯航天局 Roscosmos,需要與私營部門、研究機構、大學以及其他認同可持續迴圈太空經濟願景的機構合作。他們需要建立一個系統,讓人們對我們軌道高速公路的妥善管理負責。
人類最偉大的品質之一是同理心,即能夠將自己投射到他人的視角中。透過我的工作,我希望為我們的太空環境爭取同理心。現在是將我們對所有權的追求轉變為對管理的奉獻精神的時候了。就像我們都想在乾淨的海灘上散步一樣,我們也需要一個沒有我們在地球上製造的垃圾的太空環境。
這是一篇觀點和分析文章,作者或作者表達的觀點不一定代表《大眾科學》的觀點。
