科学家警告人类,埃隆·马斯克的数十亿美元公司正在威胁地球
一位备受尊敬的天体物理学家警告称,埃隆·马斯克的星链(Starlink)卫星——这些每天都有坠落的卫星——可能对地球平流层造成灾难性的破坏。
乔纳森·麦克道威尔(Jonathon McDowell)表达了对星链卫星的担忧,这些卫星目前正以每天一到两颗的速度重新进入大气层。而随着数千颗卫星正被继续送入太空,这种情况可能带来严重问题。
麦克道威尔指出,如果平流层受到伤害,特别是臭氧层遭到破坏,更强烈的紫外线辐射将到达地球表面,从而导致人类皮肤癌、白内障和眼部损伤的增加。
在哈佛-史密森天体物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)工作了37年的麦克道威尔表示,目前绕地球运行的轨道碎片已超过25,000件。
这些碎片,也被称为“太空垃圾”,由报废卫星、用尽燃料的火箭级段或碰撞产生的碎片组成。
目前,马斯克的SpaceX公司部署的8,000颗卫星正在地球上空运行,未来还会有更多卫星来自马斯克本人及其他公司和国家。
据《Spaceflight Now》报道,仅今年一年,SpaceX就已经将超过2,000颗卫星送入轨道。
美国联邦航空管理局(FAA)在2023年警告马斯克,这些卫星可能在2035年前造成严重人员伤亡。
FAA的一份报告预测,在未来几年内,大约28,000个危险碎片可能在卫星重返大气层时幸存。
然而,马斯克在写给FAA和国会的信中称这一分析“荒谬、不合理且不准确”。SpaceX当时的首席工程师大卫·戈尔茨坦(David Goldstein)也斥责报告“错误严重”。
信中写道:“必须明确的是,SpaceX的卫星在寿命结束时会在大气层重返过程中完全焚毁——并且确实如此。”
然而,今年2月,SpaceX发表声明承认,并非所有卫星在重返时都会完全解体。该公司开始淘汰寿命约五年的旧型号卫星。
SpaceX声明说:“虽然这种积极的做法让我们牺牲了一些仍能为用户提供有效服务的卫星,但我们认为这样做是为了保持太空安全与可持续性——SpaceX鼓励所有卫星运营商在卫星失去机动能力前安全地使其退轨。”
随着越来越多的卫星进入太空,麦克道威尔解释称,结合低轨卫星约五到七年的寿命,在未来几年内,重返频率可能达到每天五次。
他说:“当所有星座部署完毕,我们预计大约会有30,000颗低地球轨道卫星,另有可能来自中国系统的20,000颗位于1,000公里(约620英里)轨道上。对低轨卫星而言,每五年更换一次,这意味着每天约有五次重返。”他如此告诉《Earthsky》。
麦克道威尔的计算同时带来了严重警告:随着数量的增加,地球可能面临“凯斯勒综合症”(Kessler Syndrome)的威胁。
凯斯勒综合症是一种理论情景,因低轨道物体过多而导致的连锁碰撞反应,会产生大量的新碎片。
这种情况可能引发“多米诺式”的连锁碰撞,进一步增加太空垃圾数量。
他说:“如果假设星链计划中的3万颗卫星中有1%在轨失效,那就是300颗。”麦克道威尔告诉《The Register》。
“这300颗大型卫星可能会让低地球轨道陷入凯斯勒效应。”
麦克道威尔指出,目前最接近陷入这一综合症的太空区域是600至1,000公里之间,这里充满了旧苏联火箭级段以及其他碎片。
“我们在那增加得越多,发生凯斯勒效应的概率就越大。”他补充道。
虽然许多拟议中的卫星并未计划部署在这一高度,大多数像星链一样选择低地球轨道,但麦克道威尔指出,中国的上千颗卫星正进入1,000公里以上的轨道。
他补充说,如果在1,000公里以上的区域出现问题,“那我们可能就完了。”
“更高的轨道意味着大气阻力几乎消失,这些卫星可能会在轨上停留几个世纪,而我还没有看到中国展示任何退役计划。”
亚马逊的杰夫·贝索斯(Jeff Bezos)也计划发射3,236颗卫星,作为“亚马逊柯伊伯”(Amazon Kuiper)互联网系统的一部分,今年4月率先发射了27颗。
对于卫星数量激增的担忧,不仅仅局限于太空垃圾对平流层的污染。
科学家担心,马斯克的卫星在重返时燃烧释放的金属颗粒,会进入大气层并影响平流层环境。
美国国家海洋和大气管理局(NOAA)化学科学实验室(Chemical Sciences Laboratory)的化学家丹尼尔·墨菲(Daniel Murphy)告诉《Science》:“几乎没有人认真考虑这对平流层的环境影响。”
由于人造卫星的大规模生产与发射,墨菲及其他研究者开展了一项研究,探讨卫星重返大气时对平流层的影响。
研究指出,这些卫星在重返大气层燃烧时,会释放金属蒸气,并冷凝形成气溶胶颗粒,进入平流层。
大约10%的气溶胶颗粒中发现了铝、锂和铜等有毒金属。
研究称:“未来几十年内低地球轨道卫星数量的增加,可能导致多达一半的平流层硫酸颗粒含有源自卫星燃烧的金属成分。”
虽然这些金属释放对平流层的具体后果尚不确定,但研究指出,臭氧层可能因此受损。
作为制造卫星的主要材料之一,铝有可能形成氯化铝或氢氧化铝,而这些物质与氯化氢反应后会生成氯化铝。
虽然氯化氢本身相对安全,但氯化铝容易受到光分解,从而释放出氯——这种氯会破坏臭氧层,《Science》报道指出。
进一步推测显示,这还可能形成极地平流层云,从而引发导致臭氧破坏的化学反应。
尽管目前研究仍属推测,科研人员担心,未来几年内可能会出现无法预见的副作用。
欧洲航天局材料工程师亚当·米切尔(Adam Mitchell)告诉《Science》:“太空可循环经济极为重要,这应成为长期战略:加注燃料、维修、再生利用、太空制造与再发射。”
欧洲航天与防务协会(ASD Eurospace)执行董事皮埃尔·利奥内(Pierre Lionnet)对该刊表示:“人们不得不怀疑,[SpaceX] 是否正在制造一个30年后才会显现的巨大问题。”
然而,麦克道威尔告诉《Register》:“目前我们还不清楚是否为时已晚。”
“到目前为止的回答从‘这问题太小’到‘我们已经完了’都有。”
他说:“但不确定性很大——我们可能正在破坏上层大气。
已经有迹象表明情况在恶化,但目前仍然模糊不清,而这正是最令我恐惧的地方。”