科学家警告说，温室气体排放威胁着近地轨道的未来

一篇新论文显示，温室气体持续释放到地球大气层中可能会延长太空垃圾在近地轨道上的寿命。

在高排放情景下，这可能意味着到 2100 年可以在近地轨道上安全运行的卫星数量将急剧减少——这极大地限制了人类可以在那里放置的东西，这些卫星围绕我们的世界旋转，以免我们引发失控的 Kessler 瀑布不断增加的碰撞。

"气候变化和轨道碎片堆积是全球不可避免的两个紧迫问题，需要采取统一行动。由航空工程师威廉·帕克 （William Parker） 领导的团队写道麻省理工学院 （MIT） 的。

“理解并尊重自然环境对我们在近地轨道上运行的集体能力的影响，对于防止这种制度被利用并为子孙后代保护它至关重要。”

太空相当大，但我们可用于卫星作的地球周围数量相当有限。在条件变得不安全之前，我们只能在那里放置这么多物体，海拔高度约为 200 到 1,000 公里（125 到 620 英里）。

在一定容量下，低地球空间将变得如此拥挤，以至于碰撞是不可避免的;这些碰撞将打破并粉碎碰撞的物体，使该地区充满更多的太空垃圾，处于无法控制和不可预测的轨道上，反过来，这将使近地轨道越来越不稳定。此方案称为凯斯勒综合征.

我们对近地空间的了解之一是，它的容量会根据影响地球大气层的因素而变化。

例如，在太阳能最大值，当太阳充满耀斑和喷发活动时，卫星更难在天空中停留。这是因为来自太阳的能量增加使大气层膨胀，增加了近地轨道卫星所经历的阻力.

地球气候的现状没有先例。人为温室气体排放对近地轨道的大量影响尚未得到详细探讨。我们知道，这些气体会导致热层收缩，热层是海拔约 85 至 600 公里之间的大气层。

Parker 和他的同事着手缩小这一知识差距。他们使用大气建模来确定在不同排放情景下，近地轨道在 2100 年可以支持的卫星负载。

他们发现，随着温室气体排放的增加，热层密度的降低也会减少卫星所承受的阻力;即，应用于在流体中移动的对象的微妙制动效果。

拖动对卫星施加恒定的力，导致其高度逐渐下降。对于正常运行的卫星，这意味着需要高度校正;所以减少阻力是一件好事。另一方面，太空垃圾的拖动会导致它慢慢落向地球。

一旦卫星失去了它的用处，工程师们可能会计划用阻力将其带入地球大气层，在重返大气层时它会无害地燃烧殆尽，从而安全地处理掉它。当阻力减小时，该过程将需要更长的时间才能完成，从而使报废的卫星在近地轨道上停留更长的时间，从而对其他物体构成危险。

根据他们的模型，中度到高度的二氧化碳排放将大大减少脱离轨道的卫星数量，使近地轨道上充满垃圾，并限制我们可以向那里发送的新卫星数量。

在最坏的排放情况下，到 2100 年，海拔 400 至 1,000 公里之间的高度范围在太阳极大期的容量将减少 60%，在太阳极小期的容量将减少 82%。

我们还没有达到 Kessler 的容量。该团队的计算表明，数百万颗卫星可以在最低高度的炮弹中安全运行，而不会触发凯斯勒不稳定;在撰写本文时，11,901 颗卫星在地球轨道上运行，以及大约 20,000 件太空碎片都在那儿闲逛.

但是，随着目前的努力用卫星群填满地球的天空研究人员说，我们最好在这个问题发生之前就考虑一下。

“考虑到最近近地轨道卫星数量的迅速增加，”他们写道，“了解环境变化及其对可持续运营的影响对于防止该地区的过度开发是必要的。

该研究已发表在自然可持续性.

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