Could you be hit by a falling satellite?
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忠实的听众Edward写信给[email protected]，质疑他在我们BBC的姊妹节目《Inside Science》中听到的一个数字。按照目前卫星发射的速度，到2030年将会有100,000颗卫星在轨道上运行，它们坠落到地球的速度大约是每小时一颗。这个100,000的数字来自欧洲航天局最近的短片《太空碎片，这是一场危机吗？》

这似乎很多，但太空以其广阔而闻名。我们有疑问，Edward也有疑问。例如，这真的属实吗？目前有多少卫星在轨道上运行？目前有多少卫星正在重返大气层？它们是否会相互碰撞？为了回答这些问题，我们采访了一位比我们更了解此事的人。

我是Jonathan McDowell。我是史密森尼天文台（位于哈佛大学）的天文学家。我研究卫星和太空探索的历史大约50年了。首先，这些在我们周围嗡嗡作响的机器是什么？

卫星，按照我们通常的使用方式，是一种以每小时数万英里的速度绕地球坠落的装置。这就是你需要保持轨道运行的速度，以免撞击地球。它们用于拍摄地球的照片。它们用于科学研究。但它们也越来越多地用于通信。事实上，我们生活中很大一部分内容都在不知不觉中

通过通信卫星进行调解。

我们大多数人每天都在使用卫星，无论是通过我们的电话、互联网还是GPS。它们已经成为社会不可或缺的一部分，而且数量还在增长。人们可能认为我们目前没有进行太空竞赛，但在过去十年中，我们的天空变得更加拥挤了。我们认为20世纪60年代是太空时代的巅峰时期，当时我们登上了月球，进行了阿波罗计划等等。但在那些日子里，只有几百颗正在工作的卫星。

大约10年前，只有1000多颗。

今天超过11,000颗。仅仅十年时间，数量就增加了十倍以上。这种快速增长的部分原因在于谁在制造这些卫星？在20世纪60年代，都是超级大国。主要是美国和苏联，大多数是互相监视的间谍卫星。现在，这11,000颗正在工作的卫星中绝大多数

由商业公司运营，其中一半以上由埃隆·马斯克的SpaceX运营。中国已经放松了对卫星行业的管制。这场卫星太空竞赛可能会在未来五年内推动数量的增长。卫星需要许可证，英国航天局等机构正在利用许可证申请来估计未来几年我们的天空将有多少卫星。

但这个数字真的是100,000吗？

它非常模糊，因为例如，有一家公司总共申请了大约50万个许可证，但没有人相信他们真的打算这样做。他们没有能力建造那么多。因此，你必须对“好吧，这个申请似乎确实可行”做出一些判断。当你进行这种过滤时，目前可能大约有80,000颗卫星在图纸上。

我们的听众想知道，有这么多卫星的情况下，是否会有碰撞的风险。答案是肯定的。对太空碰撞的担忧越来越大。我们在2009年确实发生了一次非常严重的碰撞，两颗半吨重的卫星相互撞击，产生了数千块弹片，这些弹片至今仍在绕地球轨道运行。

因此，卫星必须配备火箭发动机，以便它们可以躲避其他卫星，避免相互碰撞。我们正在追踪25,000块绕地球运行的太空垃圾。所有不同国家的卫星都在彼此旁边呼啸而过。所有这些都在三个维度上朝不同的方向前进。所以这有点像疯狂的躲避游戏。

在2024年上半年，SpaceX的卫星不得不进行近50,000次碰撞规避机动。而那时只有11,000颗卫星在轨道上运行。

假设它们没有过早报废，这些小机器的使用寿命为五年。但当它们退役时会发生什么？如果你只是把它关掉，大气层的阻力会慢慢地把卫星拉下来，最终它会开始进入高层大气。随着你下降，大气变得更稠密，阻力更大，你下降得更快。

这是一个失控效应。最终，你试图以每小时17,000英里的速度穿过适当的空气。所以你会燃烧、融化并分解成碎片。如果卫星足够大，一些碎片实际上可能会到达地面。如果卫星较小，熔化的分子只会添加到高层大气中。

历史上，航天机构并没有太担心重返大气层，因为它是一种非常罕见的事件。这让我们回到了事实核查的下一部分。真的会每小时重返大气层一次吗？让我们看看他们是如何得出这个数字的。这相当于是粗略估计。这些机构考察了目前的重返大气层速度，根据Jonathan的数据，大约是每天两到三次。这意味着几乎10%的整个卫星群将在一年中的某个时间点重返地球。

如果卫星数量增加到100,000颗，那么假设重返大气层的比率保持不变，你每天将会有26颗，超过每小时一颗。就预测而言，这不是我们见过的最愚蠢的预测，但它似乎有点偏高。人们怀疑我们是否真的有能力容纳100,000颗卫星。重返大气层的比率并非每天都相同。根据卫星发射和退役的时间，存在高峰和低谷。

我们刚刚经历了一个高峰期，Starlink退役了第一代卫星，那时我们每天大约有三四颗卫星重返大气层。现在又降到了每天两三颗，但这与几年前相比仍然很多。你每天都在使用高层大气作为焚化炉来焚烧数吨的物质，这确实非常重要。

在大气中燃烧似乎是一种相当整洁的处理方式，如果你忽略了将数吨氧化铝和其他颗粒物释放到大气中可能造成的环境影响的话。

但并非所有卫星都会燃烧殆尽。一些碎片会到达地球。当然，我们已经遭受了财产损失。我们没有人受伤，尽管俄克拉荷马州的一位可怜的妇女有一小块碎片飘落下来，给她造成了一点轻微的擦伤。联邦航空管理局预测，到2035年，每两年将有一人死于或受伤于坠落的卫星碎片——

到目前为止，还没有记录在案的死亡或严重受伤事件。那么他们是如何得出这个数字的呢？很多信息都来自陨石。所以这将是一种知情的粗略估计。这是达勒姆大学河外天文学和物理学中心的Fiona Thompson。

Fiona的任务是英国航天局委托的，研究目前关于卫星在大气中燃烧的知识状况。事实证明，这种知识状况并不像你希望的那样好。他们会计算出预测的数字。他们必须然后计算出，好吧，随着大气层烧蚀，它燃烧了？

有多少实际上会落到地面上。我们对此一无所知。我们不知道它是如何消融的，因为它是一个相对较新的领域。第一批卫星

大约在2018年进入等离子体风洞。等离子体风洞模拟地球大气的影响。将卫星部件放置在这些风洞中，以查看它们需要以多快的速度行驶才能燃烧，以及它们确实燃烧了多少。其想法是大气层会像陨石一样自然循环。

因此，关于卫星重返大气层时会发生什么，没有观测数据。这并不是说没有进行很多工作，已经进行了很多工作，但需要很长时间才能发展这种知识。

公司目前必须证明对人类的风险很低。他们必须证明他们的卫星设计造成地面人员受伤的可能性小于十万分之一。但事实证明，我们无法真正确定这个数字。

我们意识到，一些复合材料比我们预期的更能承受重返大气层的考验。我们意识到我们不能只是让他们不受控制地重返大气层。但目前对此几乎没有监管，我希望看到这种情况改变。嗯。拭目以待。这就是我们本周的时间。感谢Jonathan McDowell和Fiona Thompson。如果您有任何问题或意见，请写信至[email protected]。下周再见。

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