美媒：新太空竞赛引发污染忧虑
参考消息网2月21日报道美国《纽约时报》网站近日刊登题为《新的太空竞赛正在引发新的污染问题》的文章，作者为香农·霍尔，内容编译如下：
2023年2月17日，美国太空探索技术公司(SpaceX)的“猎鹰9”号火箭发射升空，一场高空追逐随之在卡纳维拉尔角上空拉开帷幕。当美国国家航空航天局(NASA)研究飞行员托马斯·帕伦特驾驶的WB-57喷气式飞机的右翼与这枚火箭相遇时，帕伦特被这枚火箭深深吸引，随后立即全力加速。
大约一个小时里，帕伦特跟在火箭尾部的羽流中进进出出，飞机上的传感器设备操作员托尼·凯西则监测着机上的17台科学仪器。研究人员希望利用这些数据，证明他们能够捕捉到火箭的羽流，并最终确定太空发射对环境影响的特征。
过去几年里，火箭发射数量激增。而这仅仅是个开始。
SpaceX拒绝就火箭和卫星造成的污染发表评论。亚马逊和欧洲通信卫星公司一网公司是另外两家致力于建设超大型卫星群的公司，这两家公司的代表表示，他们致力于可持续运营。但科学家们担心，更多的发射将使更多污染物散落在地球大气的原始层中。而全球各地的监管机构评估太空发射的某些风险时，并没有制定与污染有关的规则。
专家表示，他们不想限制蓬勃发展的太空经济。但他们担心科学的稳步发展会慢于新的太空竞赛——当我们真正了解火箭和航天器的污染后果时，可能为时已晚。
影响难料
当像“猎鹰9”号这样的火箭升空时，通常需要大约90秒才能穿过低层大气(对流层)，然后到达中层大气。正是在对流层的顶部，帕伦特开始了他的追逐，并最终飞到了中层大气的高度。
中层大气很少见到如此激动人心的场景。商业客机很少在这一高度飞行。也没有太多陆地天气或来自地面的污染。因此，它平静、空旷、未受破坏——除了偶尔会有火箭在飞往太空的途中花三到四分钟穿越它。当火箭驶入轨道时，它将三分之二的尾气排放到大气的中层和上层，科学家预测这些尾气将倾泻到大气中层的底部，即平流层。
平流层是臭氧层的所在地，臭氧层可以保护我们免受太阳的有害辐射。但它也极其敏感：即使是最微小的变化也会对它以及下面的世界产生巨大影响。
1991年皮纳图博山喷发时，向平流层喷出大量的二氧化硫气体，引发之后地球多年降温。这些气体产生了硫酸盐气溶胶，使平流层变暖，同时阻止热量进入地球。一些科学家担心，更多火箭排放的累积废气可能会以类似的方式影响气候。
如今，与航空废气相比，火箭废气已经相形见绌。但科学家们担心，即使平流层中增加少量的火箭废气，这也会产生重大影响。联邦资助的研究组织美国航空航天公司的科学家马丁·罗斯将地球大气层比作一桶已经沉淀的浑水——底部是淤泥，顶部相对清澈。如果在浑浊的底部加入更多污垢，这些污垢可能会被忽视。但如果在清澈的上层中加入污垢，水可能变得相当浑浊。
至于火箭将如何影响相对清澈的顶部(即平流层)，目前仍不确定。但科学家担心，目前火箭释放的黑碳(或者说烟尘)会像持续的火山喷发一样，这种变化可能会消耗大量臭氧层，并影响下面的地球。
发射激增
在20世纪90年代，当美国航空航天局的航天飞机和其他火箭不断从美国本土发射，一些研究预测航天器将破坏当地臭氧层。一项研究甚至预测，臭氧层损耗将高达100%——基本会在卡纳维拉尔角(本报注：美国太空探索领域很多“第一”都是在卡纳维拉尔角空军基地完成的)上空形成一个小的臭氧空洞，使更多太阳紫外线辐射到达地面，从而增加患皮肤癌、白内障和免疫失调的风险。
这些研究仅依靠模型和预测，没有观测数据。因此，罗斯博士和他的同事收集了高空研究飞行的数据，这些数据显示，在航天飞机尾迹中出现局部臭氧洞。但它们很快就会复原，而且没有大到足以影响卡纳维拉尔角——至少以当时每年大约25次的发射频率来看是如此。
未来的情况可能并非如此。仅在2023年，SpaceX自己就发射了近100枚火箭，其中大多数飞行是为建造其“星链”卫星星座。正在计划为其“柯伊伯计划”卫星星座频繁开展发射工作的亚马逊和其他寻求在轨道上实质性存在的公司，很快也将加入这一行列。这些卫星提供了一系列好处，包括几乎可以在地球任何地方享受宽带互联网服务。
但是，即使这些公司完成由多达数千个轨道飞行器组成的星座，发射也不会结束。许多卫星的使用寿命为5至15年，这就要求卫星公司不断发射替换卫星。
这是一个新时代的开始。
寻求建立可持续太空运营的瑞士企业“清洁太空”公司首席战略官蒂姆·麦克莱表示：“我认为，我们现在所处的太空产业阶段，与几十年前我们在许多陆地环境中所处的阶段如出一辙。我们看到发展前景，但往往没有充分考虑到环境后果，就争先恐后地投入其中。”
泥桶效应
随着航天公司创下发射和部署卫星的纪录，科学家们开始量化潜在影响。
2022年发表的一篇论文显示，火箭产生的烟尘加热大气的效率，是飞机等更接近地表来源释放烟尘效率的近500倍。这就是泥桶效应。
同样发表于2022年的另一项研究发现，如果火箭发射速度增加10倍，其排放物会导致平流层部分地区的温度升高多达2摄氏度。这可能导致北美大部分地区、整个欧洲和亚洲大部分地区的臭氧层开始退化。
该研究的主要作者、美国科罗拉多大学博尔德分校的克里斯托弗·马洛尼说，因此，“北半球高纬度地区的人们可能会受到更多有害紫外线辐射的影响”。
尽管如此，马洛尼博士的团队并未量化辐射量会增加多少。
对全球各地使用的不同火箭发动机排放烟尘的确切数量，人们也知之甚少。目前发射的大多数火箭使用煤油燃料，一些专家称其为“高污染”燃料，因为它会直接向大气排放二氧化碳、水蒸气和烟尘。但这可能不会是未来的主要燃料。例如，SpaceX未来的火箭“星舰”使用液态甲烷和液氧推进剂。
不过，任何碳氢化合物燃料都会产生一定量的烟尘。而且，即使是由液氢推进的“绿色火箭”也会产生水蒸气，而水蒸气在这些干燥的高空是一种温室气体。
加拿大不列颠哥伦比亚大学外层空间研究所联合主任、天文学家博士阿龙·博利说：“你不能想当然地认为在对流层中‘绿色的’在高层大气中也一定是‘绿色的’。不存在完全中性的推进剂。它们都会产生不同的影响。”
卫星碎片
一旦近地轨道上的卫星达到运行寿命的终点，它们就会坠入大气层并解体，留下一连串污染物。尽管科学家不清楚这将对地球环境产生何种影响，但罗斯博士认为，这将是航天飞行带来的最重大影响。
去年10月发表的一项研究发现，平流层已经布满再次进入大气层的航天器解体产生的金属。该研究使用去年追逐SpaceX火箭羽流的同一架美国航空航天局WB-57喷气式飞机，对阿拉斯加和美国大陆大部分地区上空的平流层进行了研究。
当研究人员开始分析数据时，他们看到了不属于平流层的粒子。例如，铌和铪并非天然存在，而是曾用于火箭助推器。然而，平流层最常见的粒子中，大约10%都含有这些金属以及其他来自航天器的独特元素。
这些发现验证了早期的理论研究。博利博士没有参与这项研究。他认为，鉴于人类正处于新卫星竞赛的初期，这一比例只会增加。
当然，研究人员还不能断言这些金属会对平流层产生怎样的影响。
博利博士说：“这是我们未来不得不回答的一个重大问题。”
法外之地
虽然科学家们发出警告，但他们不认为自己站在火箭公司或卫星运营商的对立面。
美国国家海洋和大气管理局化学科学实验室的气候科学家卡伦·罗森洛夫说：“我们并不想阻止航天工业的发展。”她说，卫星为地球人提供了不可思议的服务。但她和其他人希望能够制定一套考虑到环境影响的法规。
罗森洛夫博士认为，有些方法可以在不关闭航天工业的情况下减少其对环境的影响。例如，如果科学家发现航天工业将开始危害环境的临界值，那么只需限制发射次数和发射卫星的数量就可以了。此外，还可以调整航天工业使用的材料或燃料。
美国航空航天局戈达德太空研究所所长加文·施密特说：“太空发射属于灰色地带。它被所有监管机构忽略了。”例如，《蒙特利尔议定书》成功对已知会损害臭氧层的化学品实施限制。但它没有解决火箭排放或卫星问题。
这可能会让平流层的未来掌握在埃隆·马斯克、杰夫·贝索斯和其他私营航天公司高管的手中——这让博利博士尤为担忧，他说航天工业不想放慢脚步。
他说：“除非这会立即影响到他们的底线，否则他们根本不感兴趣。环境影响只是一种不便罢了。”
一网公司已经发射600多颗卫星。这家公司的高级主管凯蒂·多德说：“我们与公共和私营伙伴密切合作，最大限度地减少我们的卫星群对环境的影响。”
尽管如此，一网公司仍计划将其星座扩大至约7000颗卫星。
麦克莱博士说：“我们将如何做到这一点有待观察。人类往往不善于积极主动地采取负责任的环保措施，往往事后才想到。”（编译/张琳）