德国的研究人员正在高温等离子风洞中熔化卫星零件，以模拟空间垃圾在地球大气层中燃烧的情况。这些测试揭示了与卫星重返大气层的趋势的相关性，因为今天低地球轨道中物体的数量正在激增。全球只有少数设施能够进行像德国研究人员正在进行的重返测试。特别是，研究人员表示，重返时留在高层大气中的灰烬可能会增加臭氧消耗并在此过程中改变大气的热平衡。 根据欧洲航天局去年发布的《空间环境报告》，每天都有三个或更多大型卫星或用过的火箭级别在地球大气中燃烧。每年，数百吨人造物体重返大气，蒸发，留下微小的灰烬云以及一些恰好掉落到地面的碎片。研究人员表示，到目前为止，卫星灰烬和撞击地球的人造物体数量相对较低。然而，快速增加的低地球轨道发射数量现在威胁到增加重返大气层的太空垃圾。根据欧洲航天局的数据显示，截至6月，约有18,000颗在轨和失效的卫星环绕地球。像 SpaceX 和 Blue Origin 这样的公司计划在未来十年内发射数十万颗卫星，包括巨型轨道数据中心。中国也计划今年进行多达140次发射，并向国际电信联盟提交了针对自己的超级星座和轨道数据中心舰队的雄心勃勃的发射计划。由于目前大多数卫星被设计为每五年用更新技术替换，因此在可预见的未来，成千上万吨旧宇宙飞船可能会在地球的大气中蒸发。与此同时，目前进入大气的太空岩石的数量，明确来说，超过了重返的大气垃圾的数量。估计每天约有44吨太空岩石进入大气，其中大部分被燃烧。然而，太空岩石和卫星在化学上是非常不同的物质。太空岩石主要由硅组成，少量含有镍和铁等金属，而太空垃圾主要由铝和钛制成。“当卫星消亡时，它并不会消失，”德国斯图加特大学空间系统研究所的博士研究生法比安·胡夫加德表示。“它仍以小颗粒的铝形态存在于大气中，而我们不知道这些颗粒在大气中实际做什么。”胡夫加德是一个研究小组的成员，该小组使用等离子风洞重现卫星解体和燃烧的末期条件，以使其螺旋式返回地球。地面和飞机上的观察表明，这种大规模破坏主要发生在60至80公里的高度——这个高度太高，气球和飞机无法到达，但又太低，卫星无法取样。迄今为止，测试空间垃圾的化学和物理性质一直非常困难。研究人员正努力通过计算机建模、远程观察和实验研究的结合来填补这一空白。“我们看到卫星数量急剧增加，最终，重返大气层的卫星数量将达到一个可能开始产生后果的水平，”胡夫加德说。测试空间 debris 的大气化学 大气研究人员担心，燃烧的卫星中的铝会形成氧化铝。氧化铝也被称为铝土矿，已知会导致臭氧耗竭和反射阳光，可能在地球的高层大气中改变热平衡。由于这些化学物质在高空释放，其在大气中消散的速度远比近地表的空气污染物要慢。“我们通常不在人类大气的这一层注入任何物质，”斯图加特小组的研究生多米尼克·昆斯特尔表示，他正在攻读博士学位。“我们从航空出行中产生了大量排放，但这发生在较低的高度，空气流通更好。而高层大气则要孤立得多。” 然后是卫星碎片在猛烈降落过程中存活下来，可能会对财产造成损害甚至危及人类生命的危险。斯图加特的博士研究人员克莱门斯·穆勒表示，目前，地面上被太空垃圾击中的风险非常低。然而，随着卫星重返数量的增加，整体风险也将上升。“在欧洲，如果你想发射一颗卫星，你必须证明其中一块在重返过程中存活的概率不超过一个万分之一。