气候变化会延长太空碎片的影响吗?

根据最近的一项研究英国南极考察队，上升的CO₂地球大气的水平可能会导致高海拔地区空气密度的长期下降。这种密度的降低将减少在大气层表面90至500公里轨道上运行的物体的阻力，延长空间碎片的寿命，并增加碎片与卫星碰撞的可能性。

图片来源:英国南极调查局

由于社会越来越依赖卫星导航系统、移动通信和地球监测，如果价值数十亿美元的卫星受损，碰撞可能会导致严重的问题。

这项研究于2022年9月发表在该杂志上地球物理研究快报，首次对未来50年高层大气的气候变化进行了准确评估。

虽然已经有几项研究考察了在低层和中层大气中可能发生的变化，但对高海拔地区情况的调查却少得多。

截至2021年3月，近地轨道上约有5000颗运行和非活动卫星，距离地球2000公里，比前两年增加了50%。在接下来的十年里，许多企业打算再增加数千家。

当一颗卫星不再使用时，它会继续绕轨道运行，但大气阻力会使它减速并降低轨道高度，直到在较低的大气中烧毁。

机构间空间碎片协调委员会建议卫星运营商确保退役卫星在25年内脱离轨道;然而，空气密度的减小会造成规划和计算误差。

与低层大气相比，中高层大气已经冷却。这会导致密度下降，这对那些高度的物体产生了实际影响，比如废弃的卫星和与任务相关的碎片。

由于阻力更小，这些物体的寿命更长，在轨道上停留的时间更长，也更有可能与其他太空垃圾和正在运行的卫星相撞。

英国南极调查局(British Antarctic Survey)的NERC独立研究员英格丽德·克诺森(Ingrid Cnossen)使用了一个覆盖500公里高空的整个大气的全球模型，来模拟到2070年的高层大气变化。

克诺森将她的预测与过去50年的数据进行了比较，发现即使在未来排放较低的情况下，预期的平均冷却和高层大气密度的减少大约是之前观测到的两倍。

我们在过去50年里看到的高层大气气候变化和我们对未来50年的预测之间的变化是CO的结果₂排放。了解和预测气候变化将如何影响这些地区变得越来越重要，特别是对卫星行业和参与制定该行业标准的政策制定者而言。

英格丽德·克诺森，NERC独立研究员，英国南极调查局

Cnossen补充道:由于存在碰撞风险，太空碎片正成为卫星运营商面临的一个日益严重的问题，而高层大气密度的长期下降使这种风险变得更加严重。我希望这项工作将有助于指导控制空间污染问题的适当行动，并确保高层大气在未来仍然是一种可用的资源。”

欧洲航天局估计，近地轨道上有100万个直径大于1厘米的碎片，3万多个直径大于10厘米的可追踪碎片。

预计地球磁场的变化和CO的上升₂浓度将影响电离层，即上层大气的带电区域。为了解释电子注入到用于气候监测的基于卫星的海平面测量中的错误，理解电子在电离层中的分布至关重要。

大西洋南部、西非和南美洲的电子计数变化最大。该研究建议进行更多的调查，以跟踪这些修改，并汇编数据，以说明对基于卫星的数据应用的影响。

期刊引用:

克诺森，I.(2022) 21世纪高层大气气候变化的现实预测^圣世纪。地球物理研究快报。gl100693 doi: 10.1029/2022

来源:https://www.bas.ac.uk/