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大気圏上層部で宇宙船が燃える:気候にどんな影響がある?

「地球低軌道」はますます混雑しており、上層大気圏で燃え尽きる宇宙船の数が増えている。ダラム大学のフィオナ・トムソン氏は、この傾向が地球の気候に与える可能性のある潜在的な影響に興味を持っています。

この 記事 最初に公開されたのは 会話 2月23、2024に。

イーロン・マスク氏のスペースXは、スターリンク衛星100基を今後XNUMXか月で廃棄すると発表した。 設計上の欠陥を発見した 失敗する可能性があります。スペースXは他の宇宙船に脅威を与えるリスクを負うのではなく、これらの衛星を「軌道から外し」、大気圏で燃え尽きる予定だ。

しかし、大気科学者らは、この種の現象について懸念を強めている。 明らかなハエの転倒 宇宙部門によるさらなる気候変動は地球上に引き起こされるでしょう。あるチームは最近、予期せぬ発見をしました。 オゾン層を破壊する可能性のある金属 オゾン層が形成される大気層である成層圏の宇宙船から。

相対的な「地球低軌道」 衛星 地球の監視 生態系 スターリンクだけでも 5,000 機以上の宇宙船が軌道上にいます。したがって、デブリの除去は宇宙部門の優先事項です。新しく打ち上げられた宇宙船も 25 年以内に軌道から外さなければなりません(米国は最近、より厳格な規則を施行しました) XNUMX年ルール)いわゆる「墓場軌道」まで上向きに移動するか、地球の大気圏に下降します。

低周回衛星は通常、残っている燃料と地球の重力を利用して大気圏に再突入するように設計されている。制御された再突入では、宇宙船はあらかじめ設定された時刻に大気圏に突入し、太平洋の最も遠い場所に着陸します。 ポイントネモ (別名宇宙船の墓場)。制御されずに大気圏に突入すると、宇宙船は「自然消滅」を経て大気圏で燃え尽きてしまいます。

NASA と欧州宇宙機関は、「終焉のためのデザイン」と呼ばれる設計哲学の一環として、この形式の廃棄を推進しています。危険な宇宙空間で機能するのに十分堅牢でありながら、危険な破片が地表に到達するのを避けるために、再突入時に簡単に分解して燃え尽きることができる衛星を構築、打ち上げ、運用することは、環境上の課題です。まだ作業中です。

衛星運用者は、ライセンスを取得する前に、その設計と再突入計画の「人命」率が低いことを証明しなければなりません。しかし、大気圏再突入段階における地球上層大気への影響については、限定的な懸念がある。これは見落としではありません。

当初、宇宙部門も天体物理学コミュニティも、大気圏再突入時の衛星の燃焼が、少なくとも大気に対する深刻な環境脅威であるとは考えていませんでした。結局のところ、放出された宇宙船の粒子の数は、440トンに比べれば少ないのです。 流星 火山灰や地球上の産業プロセスからの人為的汚染とともに、毎日大気中に流入します。

オゾン層にとって悪いニュース?

それでは、大気気候科学者は大気中の宇宙船粒子の存在に過剰反応しているのだろうか?彼らの懸念は、40年代に初めて広く観察された南極と北極の上空のオゾンホールの原因に関する1980年にわたる研究に基づいている。

今日では、オゾン層の損失は人為的な要因によって引き起こされることがわかっています。 工業用ガス、自然と非常に高い標高を組み合わせたもの 極成層圏の雲 または真珠の母雲。これらのエーテル状の雲の表面は触媒として機能し、無害な化学物質をより活性な形態に変え、急速に オゾンを破壊する.

Dan Cziczo は米国のパデュー大学の大気科学者で、成層圏でオゾン層破壊物質を発見した最近の研究の共著者です。彼は私に、問題は、宇宙船からの新しい粒子がこれらの雲の形成を助け、地球の大気がちょうど残っているときにオゾン層の損失につながるかどうかであると説明しました。 回復し始めている.

チッツォのような大気科学者にとってより懸念しているのは、わずか数個の新しい粒子だけで、上層大気だけでなく、巻雲が形成される下層大気でも、この種の極雲をさらに多く生成できる可能性があるということである。巻雲は、6 キロメートル以上の空高くに見られる、薄くうっすらとした氷の雲です。それらは太陽からの熱を通過させるが、途中で熱を閉じ込める傾向があるため、理論的には、より多くの巻雲が温室効果ガスからすでに観察されていることに加えて、さらなる地球温暖化を引き起こす可能性があります。しかし、これは不確実であり、 まだ研究中です.

Cziczo 氏はまた、事例証拠から、極地の上空の雲が変化していることはわかっているが、何がこの変化を引き起こしているのかはまだわかっていない、とも説明しています。それは隕石や火山の破片などの自然粒子でしょうか、それとも宇宙船からの不自然な粒子でしょうか?これが私たちが知る必要があることです。


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懸念はあるが、確実ではない

では、この質問にはどう答えればよいでしょうか?大気科学者、宇宙船製造者、天体物理学者による研究結果もありますが、どちらの方向に進むべきかについて情報に基づいた決定を下せるほど厳密でも集中的でもありません。天体物理学者の中には、宇宙船からのアルミナ (酸化アルミニウム) 粒子が大気中で化学反応を引き起こすと主張する人もいます。 オゾン破壊を引き起こす可能性が高い.

このテーマを詳しく研究している大気科学者は、十分な科学的証拠がないため、この飛躍を遂げていません。宇宙船からの粒子が成層圏にあることはわかっています。しかし、これがオゾン層や気候にとって何を意味するかはまだ不明です。

より多くの支持を集めるために、研究結果を誇張する誘惑に駆られます。しかし、これは研究地獄への道であり、否定者は後日、お粗末な研究結果を利用して研究の信頼性を傷つけるでしょう。また、ポピュリズム的な意見も使いたくありません。しかし、オゾンの損失と同様に、議論の余地のない証拠が入手できるまで待っていては手遅れになる可能性があることも分かりました。それは常にジレンマです。


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による画像 SpaceX社 on Unsplash.

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