太空垃圾焚毁时所产生的氧化铝颗粒正在侵蚀地球的臭氧层

太空垃圾焚毁时所产生的氧化铝颗粒正在侵蚀地球的臭氧层 数以千计的卫星被部署到"巨型恒星"中，以满足对全球互联网服务日益增长的需求，还有更多的卫星计划在不久后发射。然而，这些小巧的卫星运行寿命很短，而且在重返大气层时会释放出对臭氧层有害的污染物。最近发表在《地球物理研究快报》上的一项研究首次量化了这种污染的程度。图片来源：SpaceX/公有领域1987 年《蒙特利尔议定书》成功管制了破坏臭氧层的氯氟化碳，保护了臭氧层，缩小了南极上空的臭氧空洞，并有望在未来五十年内恢复。然而，氧化铝的意外增加可能会打断未来几十年在臭氧恢复方面取得的进展。在低地球轨道上的8100 个物体中，有 6000 个是过去几年发射的 Starlink 卫星。对全球互联网覆盖的需求推动了小型通信卫星群发射的快速增长。SpaceX公司是这项事业的领跑者，已获准发射另外 12,000 颗 Starlink 卫星，计划发射多达 42000 颗卫星。研究报告的作者说，亚马逊和全球其他公司也在计划发射 3000 到 13000 颗卫星。低地球轨道上的互联网卫星寿命很短，约为 5 年。随后，公司必须发射替代卫星来维持互联网服务，这就延续了计划内淘汰和计划外污染的循环。氧化铝引发的化学反应会破坏平流层臭氧，而臭氧可以保护地球免受有害紫外线的辐射。氧化铝不会与臭氧分子发生化学反应，而是引发臭氧和氯之间的破坏性反应，从而消耗臭氧层。由于氧化铝不会被这些化学反应消耗掉，因此它们可以在平流层中漂移数十年，继续破坏一个又一个臭氧分子。然而，人们很少关注卫星落入高层大气并燃烧时形成的污染物。早期对卫星污染的研究主要集中在将运载火箭推进太空的后果上，如火箭燃料的释放。这项新研究由南加州大学维特比工程学院的一个研究小组完成，作者说，这是对高层大气中这种长寿命污染程度的首次实际估计。新研究的通讯作者、南加州大学宇航学研究员约瑟夫-王（Joseph Wang）说："直到最近几年，人们才开始认为这可能会成为一个问题。我们是最早研究这些事实可能带来的影响的团队之一。"这项研究发表在开放获取的 AGU 期刊《地球物理研究快报》上，该期刊发表的都是影响力大、格式短小、对地球和空间科学有直接影响的报告。由于实际上不可能从正在燃烧的航天器上收集数据，以前的研究使用对微流星体的分析来估计潜在的污染。但是微流星体中的铝含量很少，而铝是占大多数卫星质量 15%-40%的金属，因此这些估计值并不适用于新的"蜂群"卫星。为了更准确地了解卫星重返大气层所造成的污染，研究人员对卫星材料的化学成分和内部键在分子和原子水平上的相互作用进行了建模。研究结果让研究人员了解了材料在不同能量输入下的变化情况。研究人员发现，2022 年，重返大气层的卫星使大气中的铝含量比自然水平增加了 29.5%。建模显示，一颗典型的 250 千克（550 磅）卫星如果有 30% 的质量是铝，那么它在重返大气层的过程中将产生约 30 千克（66 磅）的纳米氧化铝颗粒（大小为 1-100 纳米）。这些微粒大多产生于距离地球表面 50-85 公里（30-50 英里）的中间层。研究小组随后根据颗粒大小计算出，氧化铝需要长达 30 年的时间才能漂移到平流层高度，而地球上 90% 的臭氧都位于平流层。研究人员估计，到目前计划的卫星星座完成时，每年将有 912 公吨（1005 美吨）铝落到地球上。这将每年向大气层释放约 360 公吨（397 美吨）氧化铝，比自然水平增加 646%。编译来源：ScitechDailyDOI: 10.1029/2024gl109280 ... PC版： 手机版：

研究发现大规模野火会对平流层的臭氧层产生重大影响

研究发现大规模野火会对平流层的臭氧层产生重大影响 来自中国、德国和美国的科学家揭示了大规模野火事件与臭氧层化学之间意想不到的联系，凸显了地球大气层的脆弱平衡。这项研究今天（7 月 12 日）发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上，揭示了野火（如 2019/20 年澳大利亚的灾难性丛林大火）如何以以前从未见过的方式影响平流层。臭氧层是保护地球上的生命免受有害紫外线（UV）辐射的重要屏障，得益于《蒙特利尔议定书》，臭氧层已经走上了恢复之路。1987 年通过的这项具有里程碑意义的国际条约成功地淘汰了造成臭氧层消耗的多种物质的生产。在过去的几十年里，臭氧层出现了明显的愈合迹象，这是全球合作和环保政策的见证。然而，这一重要大气层的稳定性现在正面临着一个意想不到的新挑战。在 2019/20 年度澳大利亚野火期间，研究人员观察到平流层气溶胶急剧增加，这些微小颗粒会影响气候、健康和大气化学。利用先进的卫星数据和数值模型，研究小组成功地展示了野火通过一种新现象产生的影响：烟雾漩涡（SCV）。该研究的通讯作者之一、中国科学院大气物理研究所的苏杭教授解释说："SCV是一个强大的、充满烟雾的漩涡，它将野火排放物输送到平流层，高度可达35公里。这一过程导致南半球中间平流层的气溶胶负荷至少增加了一倍。这些气溶胶一旦到达如此高的高度，就会引发一系列影响臭氧浓度的异质反应"。国际研究小组发现，这些由野火引发的气溶胶促进了异质化学反应，从而在不同的大气层中同时导致臭氧消耗和臭氧增加。虽然低平流层的臭氧损失严重，但他们发现高空（即中平流层）气溶胶的化学反应增强导致臭氧增加。在南中纬度地区，这种复杂的相互作用成功地缓冲了特大山火事件后几个月在低平流层观测到的约 40%（最多 70%）的臭氧消耗。"我们的研究展示了一种意想不到的关键机制，即野火烟雾中的吸附性气溶胶（如黑碳）可以诱发并维持数千公里的巨大烟雾漩涡。这些漩涡可以持续数月，将气溶胶带入平流层深处，并以不同的方式影响不同高度的臭氧层。 "马普化学研究所的另一位通讯作者程亚芳教授说："这突出表明，随着气候变化的加剧，我们需要继续保持警惕和开展研究。"臭氧层过滤紫外线辐射的作用对于保护地球上的所有生命形式至关重要。《蒙特利尔议定书》在减少臭氧消耗物质方面取得的成功是一项不朽的成就，但新的研究结果突出表明，气候变化加剧的自然事件对这一脆弱的臭氧层构成了额外的风险。随着全球变暖导致野火发生的频率和强度不断增加，SCV 的形成及其对平流层的影响可能会变得更加普遍，从而威胁到臭氧层的微妙平衡。随着我们继续努力应对气候变化，了解这些新发现的大气过程至关重要。这项研究为研究野火和其他气候驱动事件在未来如何影响平流层化学和臭氧动态开辟了新途径。编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：

航天器返回地球时污染多 日本将试射木制卫星LignoSat

航天器返回地球时污染多 日本将试射木制卫星LignoSat 英国《观察家报》17日报导，日本京都大学与住友林业合作研发木制卫星，使用的是木兰树木；经过长期实验后，确认木兰木是最坚固、也是最合适的木材。第一次测试是在仿照太空环境的实验室进行，木兰木样本没有出现任何可测量到的变化，既没有分解、也没有损坏的情况。研究计划负责人、京都大学教授村田功二说，木兰木承受太空环境的能力让科学家们都相当惊艳。之后，木兰木样本被送上国际太空站（ISS），在那里进行了约一年的环境暴露实验，然后带回地球，依然完好无缺。村田教授说，这应该是因为太空里没有任何可以导致木材燃烧的氧气，也没有任何会导致木材腐烂的生物。木制微型卫星LignoSat的原型设计。翻摄京都大学Kyoto University京都大学现正使用木兰木来打造一个微型探测器“LignoSat”，以便确认木制卫星在太空的表现。村田教授说，“卫星任务之一是要测量木制卫星结构在太空中变形的情况。木材在某一个方向受力时可能很稳固，但在另一个方向就可能变形或断裂”。至于要如何把LignoSat微型探测器送上太空，村田表示，可能会趁今夏美国航天总署（NASA）发射天鹅座（Cygnus）补给船到国际太空站时带上去，或者由今年稍晚民间太空公司SpaceX的天龙号（Dragon）补给船带去。LignoSat要在太空运行至少6个月，才能重返地球大气层。若LignoSat能在太空正常运作，木头成为卫星材料的可能性就更高；木材在大气燃烧时只会产生灰烬，且这是可生物降解的。日本航天员、京都大学太空工程师土井隆雄日前警告，目前所有重新进入大气层的卫星都会燃烧，产生氧化铝微粒，这些微粒在增温层（上层大气）漂浮多年，但终将影响地球环境。加拿大卑诗大学（UBC）科学家近日研究也显示，卫星重返大气层时燃烧释放的铝可能严重消耗臭氧层，并影响到达地表的阳光量。 ... PC版： 手机版：

日本准备发射第一颗木制卫星

日本准备发射第一颗木制卫星 2024-02-18 15:38 by 蓝火星 日本准备在今年夏天使用美国火箭发射第一颗木制卫星。木制卫星 LignoSat 使用的木材是木兰木(magnolia wood)，在国际空间站的测试发现该木材稳定且难以开裂。日本京都大学和住友林业公司的研究人员首先在地面实验室里测试了不同木材样本，然后送到国际空间站进行为期约一年的真空暴露测试，最后送回地面。结果显示木材样本没有损坏迹象，可能是因为太空中没有能让木材燃烧的氧气，也没有导致其腐烂的生物。在测试了不同种类木材中，木兰树的木材最牢固。如果 LignoSat 在轨道上表现良好，那么将为更多木制卫星打开大门。现有的人造卫星通常用铝制材料，进入大气层时会燃烧产生氧化铝，能留在大气层中几十年，会影响臭氧层。木制卫星进入大气层燃烧后产生可降解灰烬。 https://www.theguardian.com/science/2024/feb/17/japan-to-launch-worlds-first-wooden-satellite-to-combat-space-pollution #五七桐 from Solidot

重达5000磅的欧洲ERS-2卫星坠落地球并开始解体

重达5000磅的欧洲ERS-2卫星坠落地球并开始解体 ERS-2 卫星于 1995 年发射，它彻底改变了我们对地球的看法和对气候变化的认识。经过 13 年的轨道衰减（主要由太阳活动驱动），这颗卫星现在将自然重返地球大气层。预计 ERS-2 将于 2024 年 2 月 21 日重返大气层并开始解体。资料来源：欧空局欧空局的欧洲遥感 2 号卫星（ERS-2）最近被发现在大气层中下降时翻滚。这些图像是澳大利亚 HEO 公司代表英国航天局用其他卫星上的相机拍摄的。这张ERS-2的图像拍摄于2024年1月14日14:43UTC。图片来源：HEO这张ERS-2的图像拍摄于2024年1月28日23:35UTC。图片来源：HEO这张ERS-2的图像拍摄于2024年1月29日23:49UTC。图片来源：HEO这张ERS-2的图像拍摄于2024年2月3日UTC 03:43。图片来源：HEO一个时代的终结 - ERS-2退役2011年，欧空局让ERS-2退役并开始了离轨过程现在是时候让这颗开创性的卫星自然重返大气层并开始燃烧了。ERS-2 是继四年前发射的姊妹卫星 ERS-1 之后于 1995 年发射的。发射时，ERS-2 重 2,516 公斤（5,547 磅）。在耗尽燃料后，估计它目前的重量为 2 294 公斤（5057 磅）。这两颗 ERS 卫星在发射时是有史以来最先进的地球观测卫星。这两颗卫星都携带了令人印象深刻的成套仪器，包括成像合成孔径雷达、雷达测高计和其他测量海洋表面温度和海上风速的强大传感器。ERS-2 还有一个测量大气臭氧的传感器。ERS-2 卫星发射前。ERS-2 号卫星于 1995 年发射，它的姊妹卫星 ERS-1 号卫星于 1991 年发射。这两颗卫星被设计成完全相同的双胞胎，但有一个重要的不同点ERS-2卫星上多了一个监测大气臭氧水平的仪器。资料来源：欧空局对环境科学的开创性贡献这些开创性的欧空局卫星收集了大量关于地球极地冰川减少、陆地表面变化、海平面上升、海洋变暖和大气化学的数据。此外，它们还被要求监测自然灾害，如世界偏远地区的严重洪水和地震。在地球资源卫星上开创的各种技术为后续任务奠定了基础，如取得巨大成功的环境卫星任务、MetOp 气象卫星、今天的地球探索者系列科研任务、哥白尼哨兵以及许多其他国家卫星任务，为我们今天认为理所当然的常规观测铺平了道路。例如，ERS 雷达是今天哥白尼哨兵-1 号任务上雷达的前身，其雷达测高仪为 CryoSat 地球探索者任务上绘制冰层厚度变化图的传感器提供了遗产，而 ERS 辐射计则在哥白尼哨兵-3 号上的版本中继续使用。ERS-2 的全球臭氧监测实验（GOME）是 Envisat 上的 Sciamachy 和 MetOp 上的 GOME-2 的前身。ERS-2发射时，人们对气候变化的认识和理解远不如今天但ERS任务为科学家们提供了数据，帮助我们开始了解人类对地球的影响。1992年至2016年期间ERS、Envisat和CryoSat任务拍摄的格陵兰冰盖。资料来源：欧空局/行星视野数以千计的科学论文都是根据地球资源卫星的数据发表的，而且由于欧空局的遗产空间计划（该计划确保继续改进和利用目前仍在运行的卫星所提供的数据），关于我们不断变化的世界和我们所面临的风险的更多研究成果仍将不断涌现。当欧空局于 2011 年宣布任务完成时，ERS-2 号仍在运行，随后开始将其高度从约 785 公里降至 573 公里，以尽量减少与其他卫星碰撞的风险，并使卫星完全钝化。利用两颗 ERS 卫星的数据制作的图像中，中国西部巴楚县的海拔高度各不相同。ERS 任务开创了将卫星雷达数据处理成数字高程模型的技术，如图所示的巴楚和附近的天山山脉。数字高程模型是研究地形变化的三维浮雕地图。图片来源：ESA/DLRERS-2的处置是根据欧空局当时对新项目的空间碎片减缓要求进行的，表明了欧空局对减少空间碎片的坚定承诺。在主要由太阳活动驱动的 13 年轨道衰减之后，这颗卫星现在将自然重返地球大气层。ERS-2 预计将于 2024 年 2 月 21 日重返大气层并开始解体。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

太平洋上空的ERS-2欧空局卫星以火球形态返回地球

太平洋上空的ERS-2欧空局卫星以火球形态返回地球 ERS-2 于 1995 年 4 月 21 日发射升空，距今已在空间存在近 30 年。它与ERS-1一起提供了有关地球陆地表面、海洋温度、臭氧层和极地冰层范围的宝贵的长期数据，彻底改变了我们对地球系统的认识。ERS-2 的重返是"自然"的，欧空局用完了最后的燃料，清空了电池，并将卫星从 785 千米的高度降至 573 千米。这降低了与其他卫星和空间碎片碰撞的风险。因此，ERS-2 在返回过程中的任何时候都不可能对其进行控制，推动其下降的唯一力量是不可预测的大气阻力。这项杰出的任务不仅留下了大量仍在继续推动科学发展的数据，还为今天的许多卫星和欧空局在地球观测领域的前沿地位奠定了基础。欧洲航天局（ESA）的ERS-2卫星是欧洲第二个遥感航天器，它于2月21日返回地球大气层，在北太平洋上空形成一个耀眼的火球。图片来源：欧空局ERS-2重返大气层是欧空局确保空间活动长期可持续性的广泛努力的一部分。这些努力包括欧空局的"清洁空间"倡议，该倡议与更广泛的欧洲航天界合作，促进开发新技术，以实现更可持续的空间任务；还包括"零碎片方法"，该方法将进一步减少未来任务在地球和月球轨道上留下的碎片。欧洲遥感卫星 ERS-1 于 1991 年发射，载有一个综合有效载荷，包括一个成像合成孔径雷达、一个雷达测高计和其他测量海洋表面温度和海上风力的强大仪器。1995 年发射的 ERS-2 号卫星与 ERS-1 号卫星重叠，增加了一个用于大气臭氧研究的传感器。在发射时，这两颗地球资源卫星是欧洲研制和发射的最先进的地球观测航天器。这些非常成功的欧空局卫星收集了大量有关地球陆地表面、海洋和极冠的宝贵数据，并被要求监测世界偏远地区的严重洪水或地震等自然灾害。ERS 卫星的核心有效载荷是两个专用雷达和一个红外成像传感器。这两颗卫星被设计成完全相同的双胞胎，但有一个重要区别：ERS-2 包括一个额外的仪器，用于监测大气中的臭氧水平。1995 年 ERS-2 发射后不久，欧空局决定在首次"串联"任务中将两颗卫星连接起来，这次任务持续了九个月。在此期间，由于两颗卫星在地球轨道上的运行时间仅相隔 24 小时，因此科学家可获得的数据频率和水平都有所提高，这为观测极短时间内的变化提供了独特的机会。2000 年 3 月，由于计算机和陀螺仪控制失灵，ERS-1 在远远超过其计划寿命后最终结束了运行。2011 年 7 月，欧空局决定让 ERS-2 也退役，卫星离轨过程开始。在其寿命期间，地球资源卫星的数据为 5000 多个项目提供了支持，产生了约 4000 份科学出版物。存档数据至今仍为我们提供着丰富的信息，并在遗产空间计划的框架内保持可访问性和不断改进，以便与包括环境卫星、欧空局地球探索者系列和哥白尼哨兵在内的后续任务一起建立长期的数据系列。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：