SpaceX公司运营的Starlink卫星互联网网络目前平均每天有一到两颗卫星通过坠入大气层的方式销毁,其速度可能还将进一步加快。哈佛大学天体物理学家、空间跟踪专家Jonathan McDowell表示,卫星如此高频率地退役重返大气层,对环境的实际影响,目前尚不明确,但Starlink在太空垃圾问题方面并不是风险最大的卫星网络。
McDowell在接受EarthSky采访时称,随着Starlink和亚马逊Kuiper等低轨道大型卫星星座逐步扩展,总卫星数量很快将达到3万颗左右,届时每天可能有5颗卫星进入大气层烧毁,单颗卫星平均服役期为五年左右。《The Register》本周进一步采访McDowell时获悉,虽然Starlink主动采取措施规避碰撞和有序退役减少“凯斯勒综合症”风险,但其操作是否能长期有效,仍有待观察。
Starlink当前的退役策略是利用卫星自身推进器将轨道降低至600公里以下,然后依靠大气阻力在轨道失效后迅速烧毁。如果这些措施可以顺利实施,低轨道有望避免灾难性碰撞。但McDowell警告,如果遇到太阳风暴或强烈辐射等异常事件导致大量卫星同时失效,高密度太空垃圾仍可能造成严重风险。根据三万颗星座规模预估,哪怕仅有1%卫星失效,也会有约300颗无法主动退役的卫星长期滞留轨道,带来巨大的潜在隐患。
McDowell还特别指出,中国新一代卫星计划带来的挑战更大。许多中国星座将安排在600至1000公里轨道区,这一区域已存在大量历史遗留的苏联火箭残骸和其他太空垃圾。如果在此区域继续扩张卫星数量,则轨道灾难概率大幅增加。同时,还有中国卫星计划要部署在1000公里以上轨道,这些卫星一旦失效,极难通过大气拖拽清除,将在轨道上滞留数百年。目前中国官方尚未公开有关这些高轨卫星终结退役的具体方案。
McDowell认为,虽然太空凯斯勒综合症威胁严重,但如果人类将大气层变成“卫星焚烧炉”,进而污染地球环境,其长期后果可能更为可怕。已有研究发现,高层大气气溶胶中约10%金属污染来自火箭和卫星焚毁,随着低轨星座扩展,这一比例可能上升至50%。卫星残骸焚毁后的大气环境影响,目前科学界尚无定论,有观点认为影响微弱,但也有研究警示未来可能爆发危机。因此,关注这种风险已变得十分必要。
McDowell最后总结道:“已有迹象说明卫星重返大气层焚毁的环境影响开始显现,但具体危害还有待进一步确认,这让我感到担忧。”