近地轨道上有多少卫星？(人造卫星的种类和用途)

可以肯定的是，这一数字正在快速增长！这将成为一个麻烦的问题。

上图：环绕地球运行的卫星数量呈指数级增长。

曾经，人造卫星在近地轨道（LEO）上非常罕见。在20世纪50年代太空时代的开端，只有少数几颗人造卫星在围绕着地球旋转。但现在，有成千上万颗卫星围绕着地球，还有更多的卫星正等着加入它们。

那么，能有确切的数字吗？有多少卫星在绕地球轨道运行，又有多少卫星在不久的将来可能加入其中？一旦所有这些卫星都进入太空，它们可能会造成什么类型的问题？

1957年，苏联发射了世界上第一颗人造卫星Sputnik后，缓慢但稳定的人造卫星进入了近地轨道（LEO），直到2010年代，每年都有10到60颗卫星发射。但自那以后，这一速度飙升，2020年有1300多颗新卫星发射到 LEO，2021年发射了1400多颗卫星。根据联合国的外层空间物体指数，截至2021年9月，近地轨道（LEO）总共有大约7500颗活跃的卫星。

拥挤的市场

近地轨道（LEO）中的卫星数量，将在未来几十年继续以指数级的速度增长，该区域距地球最远可达1424英里（2000 公里）。这是因为，世界各国的私营公司正在建立自己的巨型星座，每个星座都包含数千颗单独的卫星，用于开发更快的在线网络并提供一系列其他服务，例如监测气候变化。

上图：SpaceX的星座。

不列颠哥伦比亚大学（University of British Columbia）的天文学家亚伦·博利（Aaron Boley）表示，现在这种活动增加的主要原因是成本下降。我们知道，SpaceX、OneWeb、亚马逊和StarNet/GW（中国的卫星网络）已经提出了合计65000颗卫星的计划，包括他们的卫星项目的所有阶段，总共会有超过10万颗卫星被提出。

2021年10月，甚至卢旺达也宣布了自己的巨型星座，名为“Cinnamon”，可能包含32万颗卫星。目前，尚不清楚这个项目何时会成为现实，但卢旺达航天局（Rwanda Space Agency）在推特上表示，该国已请求启动该项目。

然而，所有这些新卫星都伴随着一系列新问题，2021年5月由亚伦·博利共同领导的一项关于巨型星座的研究强调了这一点，该研究发表在《科学报告》杂志上。

亚伦·博利说：“现实问题是，它会造成太空交通管理问题，它会加剧太空碎片的扩散，它会干扰天文学和观星，火箭发射和再入会造成大气污染。目前，我们仍在努力了解这些影响的程度。”

空间交通和碎片

在未来的几十年里，随着越来越多的卫星被发射到轨道上，碰撞的数量和随之而来的空间碎片可能会飙升。近地轨道上已经有至少1.28亿个碎片。据伦敦自然历史博物馆（Natural History Museum）的数据，其中超过4英寸（10厘米）的碎片约有3.4万件，未来还会有更多。

那么多卫星的安全运行将是一个重大挑战。在一个特定轨道上发生的事故，会产生大量的空间碎片，有可能影响到更大范围的轨道。而且，碰撞并不是太空垃圾的唯一来源。卫星在近地轨道长时间暴露在强烈的紫外线辐射下，也会损坏。

空间碎片有可能对其他卫星以及其他航天器造成重大损害。2021年6月，国际空间站被一块碎片击中，在机器人手臂上扎了一个洞。幸运的是，空间站和里面的宇航员避免了任何重大损坏。

最终，近地轨道卫星的数量可能会导致失控的碰撞链，将空间碎片分散到近地轨道周围，使我们无法发射新的火箭。这种可能性被称为“凯斯勒症候群”（Kessler Syndrome），许多天文学家担心，如果我们不能控制住太空碎片，这可能会阻止人类成为一个多星球物种。

天文学家亚伦·博利解释道：“凯斯勒效应不会有一个明确的开始。相反，由于碎片生成和碎片清除率的不平衡，这是一个渐进的过渡。”但他补充说，一些证据已经表明，为了避免凯斯勒症候群的发生，有必要主动清除 LEO 的碎片。

上图：一个艺术家对凯斯勒综合症的描绘。

然而，现实情况是，从近地轨道（LEO）上清除空间碎片，在后勤上是极具有挑战性。而且，目前仍然没有达成一致的清除方法。

发射和重返大气层

与航空业等其他行业相比，航天工业的碳足迹要低得多。据报道，平均一次火箭发射会向地球大气中释放220到330吨的碳。相比之下，长途商业航班平均每位乘客排放约2至3吨的碳，而每年有数千万次航班。

然而，随着发射卫星所需火箭的高需求增加，火箭发射的碳排放，每年将增加5.6%。

造成环境问题的不仅仅是卫星发射。当卫星最终脱离轨道并重新进入地球大气层时，它们也会向大气中释放化学物质。

研究表明，在未来，卫星重返大气层时，可能会比陨石在地球大气层中沉积更多的某些元素，比如铝。科学家们还不确定这可能会产生什么潜在的影响，但人类造成的大气化学变化，比如导致臭氧层空洞的气溶胶释放的氯氟烃（CFC），往往不会有好的结局。

此外，随着卫星重新进入大气层，它们也可能对地面造成重大破坏。然而，现代卫星的设计是在重返大气层时将其分解成更小的碎片，因此到达地面的材料较少。而且，通常情况下，坠落的太空垃圾会降落在覆盖地球表面约71%的水中。

光污染

在未来，从地球上可以清楚地看到卫星活动的增加。这些金属物体将像镜子一样，将光线反射回地球表面，它们的数量将彻底改变我们对夜空的看法。

根据一项关于光污染的研究（于2021年9月发布到arXiv数据库，并提交给《天文杂志》），揭示出，未来夜空中多达8%的光可能来自卫星。该研究还发现，由于拟议卫星的轨道，北纬50度和南纬50度附近的地区，如不列颠哥伦比亚省和巴塔哥尼亚，可能比其他地区受到卫星光污染的影响更严重。

上图：卫星将光线反射回地球，这会改变我们对夜空的看法。

在未来，天空中每10颗“星星”中就有1颗是卫星，这将“不断导致天空重新排列”。这些卫星不仅会干扰业余天文爱好者的观测，也会干扰专业天文学家的观测。一些天文研究只能看到中度的影响，但对广域调查的影响可能是巨大的。

找到一个平衡点

很明显，预测的卫星进入低地球轨道的速度是不可持续的，但卫星也为我们提供了重要的服务。我们与卫星有着很深的联系，卫星在我们的供应链、金融交易、天气监测、气候科学、全球通信和搜救中发挥着重要作用。

因此，我们需要找到一种方法来平衡收益和影响。

科学家们认为：“完全停止卫星发射是行不通的。 然而，在我们有更好的国际规则之前，放慢速度，并推迟放置 10 万颗卫星将是谨慎的做法。”

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