太空垃圾还会污染环境？

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翻译：Betty Liu

校对：牧夫天文校对组

后期：胡永葳

责任编辑：王启儒

“蓄势待发”的星链卫星。

Credits：SpaceX

我们此前听过太多“太空垃圾”造成的危害了，殊不知卫星在地球大气层中燃烧产生的空气污染可能成为世界下一个重大环境问题——但这种棘手的污染形式似乎逃避了国际空间条约和以地球为中心的环境法的监管。因此，一些研究人员提出了解决方案：也许应该将卫星重返大气层时产生的化学物质纳入 1987 年的《蒙特利尔议定书》，该议定书禁止某些可能损害地球保护性臭氧层的物质。

自太空时代开始以来，卫星一直在地球大气层中燃烧，但几十年来，没有人真正关注这个问题。直到SpaceX为首的卫星星座横空出世，情况发生了变化。

在过去，每年坠落的旧航天器造成的环境污染只占很小一部分。然而，巨型卫星星座的兴起意味着人造太空垃圾的数量陡增：这些“星座”可能由数百颗甚至数千颗卫星组成。

越来越严重的问题

据 2023 年 9 月23至24日在英国南安普顿大学举办的“保护地球和外层空间免受废弃航天器与碎片污染”研讨会上提交的估值，2023 年将有多达 200 吨的失效卫星在地球大气层中蒸发。

相比之下，每年有超过 16000 吨的陨石在地球大气层中燃烧。Space Forge 的首席技术官安德鲁·培根 (Andrew Bacon) 在研讨会上表示，到 2033 年，每年旧航天器的重量将达到3600吨，超过太空岩石量的 20%。

太空垃圾的预期增加令科学家们感到担忧，因为与陨石不同，卫星由含铝和其它金属合金制成，氧化后会变成大气层中原本并不存在的化合物。其中最令人担忧的是氧化铝。

“它反射阳光，减少地球吸收的能量，” 英国南安普顿大学航天学教授，研讨会组织者之一的明克万·金(Minkwan Kim)说，无法预测这种由人类活动引发的降温对地球气候会产生什么影响。

臭氧消耗

众所周知，氧化铝也会破坏臭氧，臭氧是一种阻止有害紫外线到达地球表面的气体。20 世纪 80 年代，科学家在南极洲上空发现了一个巨大的臭氧层空洞，地球臭氧层的破坏引起了重大关注。气雾剂和制冷剂中富含的氯和溴是造成这场灾难的罪魁祸首。随后，1987 年，《蒙特利尔议定书》禁止使用这些物质，为臭氧层的逐步恢复铺平了道路。（从那时起，臭氧层确实一直在恢复。）

基于这一成功案例，金认为全球立法者应该开始考虑修改《蒙特利尔议定书》，将来自卫星污染的化学物质（如氧化铝）纳入其中，以防止极地臭氧空洞重新打开以及我们可能还不知道的其他环境后果。

六月份发表在《地球物理研究快报》杂志上的一项模型研究发现，如果发射入轨的卫星数量继续按预期增长，如果发射入轨的卫星产量继续按预期增长，卫星燃烧残余的氧化铝会对臭氧消耗带来潜在的严重影响。

“我们认为应该尝试做一些与过去类似的事情来保护臭氧层，”金说。 “例如，将卫星烧蚀产生的这些化学物质添加到《蒙特利尔议定书》中。”

没有规定

爱丁堡大学太空法专家雷切尔·克劳福德·史密斯在研讨会上发言时表示，现有的国际空间条约中没有一项条款保护地球免受由于卫星重返大气层引发空气污染而造成的对地球环境的潜在影响。

1972 年签署的《责任公约》规定，如果一国从其领土发射的航天器对其他国家领土造成损害，该国应承担全部责任。该公约还涵盖对轨道上的航天器和其他卫星的损害。

另一方面，1967 年《外空条约》要求各国防止其它天体受到来自地球的污染，并保护地球免受外星物质污染。然而，史密斯说，这两份文件都没有提到太空活动引发的更广泛的环境后果。

国际环境法讲师迈克尔·亨尼西也在研讨会上发言，他说“源自国际环境法的标准”可以帮助“弥补外层空间环境法律规定的不足”。

除了《蒙特利尔议定书》之外，亨尼西还提到了《远距离越境空气污染公约》，该公约旨在约束源自受其影响国家以外的其他国家的空气污染。这两份文件都需要修订，因为它们都没有涉及氧化铝或人类活动对高层大气的影响。

英国诺森比亚大学法学副教授法比奥·特伦切蒂警告说，联合国成员国等国际立法者需要很长时间才能通过新法规，而且受到地缘政治的影响。他建议航天工业开始寻找自己的解决方案。

出席研讨会的其他专家表示，这可能是唯一可行的前进道路。

金认为，解决卫星污染问题刻不容缓。由于卫星燃烧的高度在80至60公里，燃烧过程中产生的粒子可能需要几十年甚至几个世纪才能落回地球。

“如果我们什么都不做，按照目前卫星燃烧的增长速度，我们肯定会在未来10年内看到全球影响，”金说。“我们需要尽快开始讨论。对于太空垃圾，我们花了20或30年的时间才找到解决方案。对于卫星空气污染问题，如果我们按照同样的时间尺度采取行动，可能就太晚了。”

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『天文湿刻』 牧夫出品

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