燒毀的衛星正在污染大氣

　　7月11日，當SpaceX獵鷹9號火箭的第二級未能達到足夠高的軌道時，它發射的20顆星鏈衛星注定要以失敗告終。幾天之內，這些衛星就會落入地球大氣層，燃燒成“人為流星雨”。

　　這種“火熱的脫軌”是航天器使用壽命結束時的首選處置方式，這樣它們就不會像垃圾一樣漂浮在太空。但是，隨著商業計劃的不斷增多，數萬顆衛星將被送入衛星軌道，研究人員開始懷疑，這些航天器大量退役后會對大氣產生影響。最近多項研究強調了人們對衛星產生的金屬顆粒和導致氣體濃度不斷上升的擔憂，這些顆粒和氣體可能會在平流層中停留多年，從而破壞臭氧層。

　　幾年前，很少有人會對衛星的廢棄感到擔憂，但當SpaceX開始大規模生產星鏈衛星時，人們的擔憂開始加劇。如今，有6000多顆星鏈衛星在軌道上運行，占所有運行衛星的近2/3。目前，SpaceX又申請了另外3萬顆衛星的發射許可，其他公司也緊追不舍——亞馬遜正在打造一個3200多顆衛星的星座，中國將在8月份發射首批1.2萬顆衛星。考慮到此類航天器的壽命通常為5年，研究人員估計，未來，運營商每年將處置近1萬顆衛星。

　　根據德國布倫瑞克技術大學的Leonard Schulz及同事發現，由于衛星很大，燃燒速度比大多數流星慢，其產生的氣溶膠也可能會比流星多近一倍。氣溶膠是尺寸小于1微米的小顆粒。Schulz說：“我們不應該對大氣層進行這種不受控制的實驗。”

　　2023年，根據美國國家航空航天局WB-57飛機從阿拉斯加飛到19公里高度的數據，美國國家海洋和大氣管理局的大氣化學家Daniel Murphy及同事報告了衛星重返大氣層如何改變平流層組成的第一個直接證據。使用機載激光質譜儀，他們發現了含有20種不同元素的硫酸微滴，這些元素可能來自衛星和火箭，因為它們的比例與航天器合金的比例相匹配。鋰、鋁、銅和鉛的含量都超過了流星的貢獻。

　　人們的擔憂主要集中在鋁上，鋁是衛星中最常見的成分。如果分解的金屬最終變成氧化鋁或氫氧化物，它就會與氯化氫反應產生氯化鋁。氯化氫是一種相對安全的氯儲存庫，但氯化鋁很容易被光分解，釋放出的氯會破壞臭氧。

　　不久前，美國南加州大學航空航天工程師JoséFerreira和同事報告了衛星鋁在重返大氣層時燃燒的模擬結果。他們估計，一顆典型的250公斤衛星將產生30公斤氧化鋁納米粒子。考慮到2022年發生的2000次衛星脫軌，這相當于產生了17噸氧化鋁納米粒子，比自然來源的量增加了30%。在巨型星座的時代，預計每年會有360噸氧化鋁納米粒子進入大氣層。

　　盡管Ferreira沒有模擬在這種鋁含量下會破壞多少臭氧，但他建議，工業界應該開始考慮使用其他衛星材料，或通過在軌道上對衛星進行維修和加油來延長其壽命。歐洲航天局的材料工程師Adam Mitchell說：“太空循環經濟非常重要，這應該是長期戰略——加油、修理、回收、太空制造和從太空重新發射。”