2009年2月，两颗以近17,000英里/小时速度运行的太空卫星在西伯利亚上空482英里的高度相撞。
一颗是正在运行的美国通信卫星，铱星-33。另一颗是更重、已报废的俄罗斯军用卫星，名为宇宙-2251。对于空间科学家来说，这次碰撞是对一种令人担忧的新算术的粗暴唤醒。
超高速碰撞将两个太空轨道飞行器变成了一个包含2,300个物体的碎片云。这引起了其他科学家——气候科学家——的注意，因为高层大气中的变化将增加太空碰撞的风险。目前有21,000块可追踪的太空碎片，大小从旧火箭的上级到硬币大小的金属块不等。
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正如 NASA 兰利研究中心高级科学家马丁·姆林恰克最近描述的那样，高空二氧化碳排放的积累正在逐渐冷却卫星频繁运行的高层大气层。好消息是，冷却将使那里的空气密度降低，这可能会延长现有卫星的寿命。坏消息是，它将保留迅速积累的太空垃圾，否则这些垃圾可能会沉入低层大气并燃烧殆尽。
欧洲航天局 (ESA) 的一项研究更直白地描述了这个问题：“‘一切照旧’的情景将导致近地轨道 (LEO) 中的物体数量逐渐、不受控制地增加，碰撞将成为主要的碎片来源。”
该机构提议从 2023 年开始通过从其航天器上移除潜在的碎片来避免这个问题。
“[高层]大气正在冷却。我们知道这一点，”姆林恰克在一次采访中解释说。“我们需要了解未来 50 到 100 年的密度变化，以保持太空对人类和卫星的宜居性。”
美国已高度依赖太空卫星进行通信、地球观测、军事需求、导航、天气预报和许多其他用途。这就是为什么卫星发射，特别是那些携带最近成群的“立方体卫星”飞行器的发射，大约半加仑牛奶纸箱大小，每年都在激增。
印度制造的火箭 PSLV-C37 于 2017 年 2 月发射了 104 颗此类卫星，从两侧的排气口快速喷射出来。这是印度的世界纪录，也是美国公司和机构的里程碑，它们建造了 96 颗轨道飞行器（Climatewire，1 月 29 日）。
更具破坏性的碰撞可能会使卫星瘫痪，从而导致科学和军事信息丢失。这也意味着卫星商业用户的成本更高，影响消费者、卫星所有者和为昂贵卫星投保的公司，姆林恰克在科罗拉多州博尔德国家大气研究中心的科学家小组面前解释道。
在太空中，即使是微小的轨道物体的速度也可能造成重大损害。根据 ESA 的说法，直径为 10 厘米的碎片（大约垒球大小）的撞击“很可能会导致目标发生灾难性的解体”。
ESA 报告称，2016 年，一颗主要的欧洲卫星 Sentinel-1A 的太阳能电池板几乎被摧毁，使其电力供应瘫痪。撞击它的物体直径为 1 厘米，是一块硬币大小的太空垃圾。
总而言之，根据 ESA 的数据，自 1957 年太空时代开始以来，已进行了约 5,400 次火箭发射。它们已将约 8,650 颗卫星送入轨道。其中，约有 4,700 颗仍在太空中，但只有约 1,800 颗仍在运行。美国、欧洲和其他国家运营的太空监视网络现在估计，轨道上大约有 29,000 块直径为 10 厘米或更大的碎片。并非所有碎片都受到追踪。
到目前为止，ESA 估计已发生 500 多起解体、碰撞或“导致碎片化的异常事件”。目前轨道上所有物体的总重量约为 8,100 吨。随着发射次数的增加，目前估计每年发射 70 到 90 次，它表示“灾难性碰撞的可能性也将逐步增加”。
NASA 和其他一些国家的航天机构已批准规则，试图通过要求新的轨道飞行器最多使用 25 年来限制预计的损害。此后，它们必须具有轨道或推进器，将它们倾倒到所谓的“墓地处置轨道”中，在那里它们中的大多数将被烧毁。
到目前为止，根据 ESA 的数据，统计数据显示“结果不佳”，即使在全球范围内遵守该规则，太空垃圾的长期扩散仍然很可能。NASA 和 ESA 都对他们如何通过太空任务进行年度“主动碎片清除”进行了研究，这些任务将 5 到 10 个最危险的轨道碎片引导到“墓地”路径。
ESA 计划于 2023 年启动其“清洁太空倡议”，移除其轨道物体之一。它估计，一块大型太空碎片在低层大气中未能完全燃烧殆尽的风险是存在的，但它们“比日常生活中面临的普遍接受的风险小几个数量级”。到目前为止，还没有已知的人员伤亡。
根据姆林恰克的说法，太阳风暴使精确定位和物理移除轨道物体变得复杂。它们会导致地球磁场发生变化，并在两到三天的时间间隔内使跟踪物体变得更加困难。
然而，地球似乎正在进入太阳活动减弱的时期，姆林恰克说，这“可能会给您一个在这里做点什么的机会”。新的卫星系统可以帮助跟踪轨道物体，并更好地估计由高层大气中积累的更多二氧化碳造成的长期密度降低。
“但开发小型、低成本传感器是一项技术挑战，这些传感器可以长期定期运行在轨道上，以开发可靠预测长期密度变化所需的准确记录。这应该是一个积极的技术投资和研究领域，”姆林恰克说。
他说，最关键的措施将是准确的数据流，使航天机构能够预测未来 50 到 100 年卫星和碎片将在其中运行的高层大气密度下降。这是二氧化碳水平上升带来的总体成本的又一个维度。
经 E&E News 许可，转载自 Climatewire。E&E 在 www.eenews.net 提供每日重要的能源和环境新闻报道。