新的研究表明，溫室氣體排放可能會在未來影響衛星發射。隨著溫室氣體的積聚，這種汙染會導致地球高層大氣收縮，從而可能增加衛星在軌道上發生碰撞的風險。

這是化石燃料排放對人們日常生活所依賴的事物產生切實影響的又一種方式，特別是在電信公司向軌道發射巨型衛星星座的時候。研究作者認為，太空原來是一種有限的資源，隨著氣候變化使情況變得更加受限，必須對太空進行更好的管理。

“我們真的已經走到了‘太空很大’這個時代的盡頭，我認為我們應該不再這麼說了，”這項近日發表在《自然·可持續性》（Nature Sustainability）雜誌上的研究的主要作者、麻省理工學院的博士生William Parker說道，“人們沒有意識到太空可持續性問題實際上是一個直接影響他們的問題。”

溫室氣體排放將熱量困在低層大氣中，使地球的全球平均溫度升高。另一個副作用是，較少的熱量進入地球高層大氣，而進入高層大氣的熱量更容易消散到太空中。這導致高層大氣冷卻和收縮。Parker說，你可以把它想象成一個氣球，如果把它放在冰箱裡就會收縮。

人們依靠濃厚的大氣層來最終拉回報廢的衛星和其他軌道碎片，其中大部分在穿過大氣層下落時最終會燃燒掉。但隨著大氣層變得稀薄，它對太空碎片的阻力減小，使得碎片能在軌道上停留更長時間，並延長了它與其他物體碰撞的時間跨度。

根據這項研究，在距離地球200到1000千米的高度之間，衛星承載能力可能會下降50%到66%。在最糟糕的情況下，也就是地球上持續的化石燃料開發和日益能源密集型的生活方式導致溫室氣體高排放的情況下，這種情況將在75年後發生。幸運的是，這意味著仍有一些時間來限制溫室氣體排放可能給衛星帶來的風險。在被認為是更有可能出現的中間情景下，即到本世紀末溫室氣體排放量適中，相同高度的承載能力將下降24%到33%（https://sos.noaa.gov/catalog/datasets/climate-model-surface-temperature-change-ssp1-sustainability-2015-2100/#description-ssp-narratives-for-each-emission-scenario-ssp2-middle-of-the-road-(medium-challenges-to-mitigation-and-adaptation)）。

這仍然會是一個重大的變化，衛星運營商必須為之做好準備，特別是由於近地軌道正變得更加擁擠。自1957年以來，人類已經向太空發射了大約20,650顆衛星，其中大約11,100顆仍在執行。隨著衛星網際網路服務的出現，在過去十年中，這些數字急劇上升。據報道，僅SpaceX公司的Starlink就計劃向軌道發射多達42,000顆衛星。

隨著太空垃圾的累積，碰撞日益成為人們擔憂的問題。僅在2024年上半年，SpaceX公司的衛星就不得不進行5萬次避撞機動，以避開其他航天器和碎片（https://www.space.com/spacex-starlink-50000-collision-avoidance-maneuvers-space-safety）。隨著溫室氣體排放的增加，它們可能不得不避開更多的障礙物。

之前已有關於溫室氣體排放如何導致高層大氣收縮和冷卻的研究（https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024AV001465）。據查爾斯大學大氣物理系未參與這項新研究的研究員Petr Šácha稱，今天發表的這項研究可能是首次嘗試量化大氣密度降低對近地軌道容納衛星能力的影響。Parker及其同事利用大氣模型來估算在不同溫室氣體排放情景下有多少衛星能夠安全繞軌執行。然而，Šácha指出，還有其他因素可能導致密度的短期異常，特別是考慮到科學家對重力波將如何應對溫室氣體排放引起的大氣變化知之甚少。

Parker想要確保我們能夠避免一個臨界點，在這個臨界點上，近地軌道的所有航天器交通會引發連鎖碰撞，這可能導致人類無法進入太空的某些區域，就有點像高速公路連環相撞事故後道路封閉一樣。目前，人類依靠衛星來獲取日常服務——從全球定位系統（GPS）到天氣預報。

“我們都想要確保後代能夠利用我們從太空獲得的益處，”Parker說，“我認為這篇論文背後的目的是讓公眾稍微參與進來……太空的可持續性對他們有影響。並且要確保在衛星運營商群體中，人們意識到這種資源是有限的，而且正在發生變化。”