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段跃初 黄湘红
卫星在低地球轨道运行,伴随时间的推移会渐渐失去高度,最后在与大方层剧烈摩擦中燃烧解体。在过去的几十年里,科学家们一度觉得这是一个自然且无害的过程。然而,最新研究发现,这一现象或许会对臭氧层带来威胁。
国际期刊《科学美国人》日前发表题为《卫星巨型星座可能危及臭氧空洞的恢复》的论文指出,低地球轨道上不断增加的卫星数目,可能破坏保护性臭氧层的微妙平衡。
低地球轨道上的卫星在运行时,因与大方层摩擦,高度会缓缓减少,最后进入大方层,并在燃烧解体过程中释放出很多的气体和颗粒物。这类物质对臭氧层极大概产生负面用途,从而增加地球表面紫外线辐射。过量的紫外线辐射可能诱发皮肤癌、白内障等多种疾病,同时给生态系统带来不利影响。显而易见,保护臭氧层对于维护地球生态平衡和人类健康至关要紧。
数据显示,2016年至2022年间,卫星重返大方层导致的氧化铝污染增长了8倍。这类金属颗粒在平流层中持续积聚,可能破坏臭氧层,削弱其吸收紫外线辐射的能力。研究表明,在足够浓度下,氧化铝可以催化臭氧与氯气的破坏性反应,致使臭氧分子分裂。同时,氧化铝在这一过程中维持完整,能持续与臭氧反应,对臭氧层导致持续性破坏。
现在,近地地球轨道上有约8100个卫星在运行,美国太空探索技术公司 SpaceX发射的星链卫星占据了大多数,数目高达6000颗。而 SpaceX还计划在将来发射多达4.2万颗卫星,以构建其庞大的网络卫星互联网。除此之外,亚马逊等全球其他公司也在积极准备,计划发射上万颗近地轨道卫星。这类网络卫星的寿命常见较短,大约5年时间。科学家估计,当计划的卫星全部发射并达到报废期时,每年或有近360吨氧化铝颗粒落入地球大方层,这一数目比大方层正常存在的氧化铝颗粒数目高出6倍多。
面对这一新兴威胁,大家急切需要更新现有些监管框架,充分考虑卫星重返大方层的潜在影响。
1987年9月16日,联合国环境规划署在加拿大蒙特利尔召开国际臭氧层保护大会,通过了《蒙特利尔议定书》(以下简称《议定书》)。该议定书规定了受控物质的类型和淘汰时间表,需要各国逐步降低并最后停止生产和用对臭氧层有破坏用途的氟氯烃等物质。《议定书》推行以来,在全球范围内成功地降低了消耗臭氧层物质的生产和用,臭氧层破坏的趋势得到了有效遏制,为保护地球生态环境作出了要紧贡献。
《议定书》的成功经验说明,通过全球协作,大家有能力应付复杂的环境问题。然而,现行的轨道活动规则好像并未对这一棘手难点提供方便且有效的解决方法。
为了减少卫星衰减过程对臭氧层的潜在威胁,大家在卫星设计和制造过程中,应最大限度地降低有害物质的用法。当卫星寿命终结后,大家可以通过精确控制其燃烧过程,最大程度地减轻对臭氧层的破坏。除此之外,国际社会应当加大合作,一同携手研究和开发更为环保的卫星处置技术。
(作者段跃初系中国科普作家协会会员,黄湘红系湖南科普作家协会会员)
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