空间活动正以前所未有的速度发展,过去十年已部署超过12,000颗航天器,未来计划发射的卫星数量还将大幅增加。这种增长给地球大气层带来了严峻的环境挑战,包括:
- 空气污染:发射过程产生的排放物、航天器在大气层中的再入过程以及航天器解体产生的物质(如铝、锂、铜等金属)对大气化学成分和动力学产生影响,甚至可能改变大气成分和气候,消耗平流层臭氧。
- 轨道碎片:近地轨道(LEO)碎片数量激增,预计未来将面临更严重的碰撞风险,进而产生更多碎片,形成恶性循环。
- 对地面和海洋生态系统的影响:再入大气层的航天器碎片可能对地面安全和海洋生态系统造成威胁,碎片进入海洋后可能释放有毒物质,物理损伤或窒息海底生物,破坏栖息地并增加水下噪音。
- 对天文观测的影响:卫星和碎片的反射光以及射频干扰正在破坏夜空的光污染和宁静,影响天文观测。
当前,对空间活动环境影响的监测和认识仍然有限,缺乏高空观测、原位测量以及再入排放物和化学变化的系统跟踪。国际社会在空间可持续性方面的协调不足,现有的国际条约和环境治理框架也难以应对空间活动带来的挑战。
为应对这些挑战,需要采取以下措施:
- 建立更完善和协调的数据库,记录轨道物体的成分、轨迹和再入时间。
- 进一步发展和扩展航天器材料成分清单,以及解体后化学产物的分解。
- 加强原位测量和实验研究,包括从商业和旅游飞行器收集机会数据、详细分析发射羽流以及专门针对解体的数据。
- 继续使用生命周期评估方法,并更广泛地应用,以促进在设计和材料选择、制造、运营和报废等方面做出最佳环境决策。
- 提高大气变化建模的数据、假设和观测能力,并进行模型验证。
- 评估大型和重型航天器再入陆地可能对人类健康和财产造成的风险,并制定预警和缓解措施。
- 推动资源效率和循环经济,减少资源消耗和废物产生。
- 监测天空亮度和影响暗空和射频静默天空的因素,以保护天文观测。
- 制定和整合实施可持续性措施的指南、最佳实践和标准,包括在许可和采购中应用。
- 加强全球合作、协调和资源共享,促进性别平等、多样性和包容性。
空间活动对地球环境的影响是一个复杂的问题,需要国际社会共同努力,通过科学研究、技术创新和国际合作,实现空间活动的可持续发展。