SpaceX火箭坠毁催生空气污染

一项2月19日发表于《通讯-地球与环境》的研究表明，美国太空探索技术公司（SpaceX）的一枚火箭在重返大气层过程中烧毁，释放出一团金属蒸汽云，覆盖了欧洲上空。这类污染预计会随着航天器和卫星数量的增多而加剧。

一年前，2025年2月19日，一枚本应溅落太平洋以便重复使用的猎鹰9号火箭第二级，因发动机故障失控，在北大西洋上空脱离轨道坠落。

欧洲多地民众目睹了熊熊燃烧的残骸划过天际，部分碎片坠落在波兰一处仓库后方。看到新闻后，德国莱布尼茨大气物理研究所的Robin Wing与同事立刻启用了激光雷达。这是一种用于大气监测的仪器。

20小时后，仪器探测到高空大气中的锂含量飙升10倍。锂是火箭壳体的关键成分，此时金属蒸汽云正飘经该区域。大气模型显示，这团蒸汽云从猎鹰9号再入点飘移了1600公里。该研究是首次将高空污染精准追溯到某一次具体航天器再入事件。

Wing表示：“这些微小金属颗粒可能加速臭氧破坏，在平流层和中间层形成云，改变阳光在大气中的传播方式。但这一切都还缺乏充分研究。”

一张30秒长曝光照片，记录了2025年2月19日，一枚猎鹰9号火箭第二级在德国柏林上空重返大气层的画面。图片来源：Gerd Baumgarten

随着商业航天发射量暴涨，多家公司大规模部署卫星星座，如SpaceX的星链、美国亚马逊公司的利奥星座，人们对这类污染的担忧日益加剧。目前，在轨卫星已达约1.45万颗。就在上个月，SpaceX还申请再发射100万颗卫星，以实现埃隆·马斯克打造轨道数据中心、支撑人工智能的目标。

为避免碰撞事件产生更多太空垃圾的恶性循环，卫星在寿命末期通常会受控坠落并在大气层中烧毁。专家表示，未来10年，太空垃圾颗粒数量可能增加50倍，其质量占比将超过目前流星体进入大气总量的40%。

美国普渡大学的Daniel Cziczo表示：“很多人误以为太空垃圾在大气中烧毁就消失了。我们得冷静下来，认真研究这些物质会带来什么影响。”

猎鹰9号这团蒸汽云中估计含有30千克锂。但考虑到火箭壳体的合金成分，其中铝的含量要高得多。那么，对于报废卫星释放的有害化学物质，我们该多担心呢？

如今，在轨卫星数量比以往任何时候都多，但它们烧毁时会产生新型大气污染。现有证据正在揭示其潜在影响与应对方式。

汽化后的铝会与大气中的氧气反应，生成氧化铝颗粒。这些颗粒会为氯化合物提供反应表面，使其更易分解。该过程释放出的氯自由基会与平流层中的臭氧分子反应并将其破坏。

研究人员估算，航天器烧毁每年向大气中释放1000吨氧化铝，且排放量还在增长。这可能导致南半球臭氧层空洞重新扩大。而本来，随着各国逐步淘汰消耗臭氧的制冷剂，该空洞已在持续缩小。臭氧损耗会让更多太阳紫外线到达地面，增加皮肤癌风险。

英国伦敦大学学院的Eloise Marais说：“就金属而言，我们正进入一个全新格局，即高层大气受人为污染的影响，逐渐超过自然来源。太空垃圾正在抵消我们在修复臭氧层空洞上取得的进展。”

金属氧化物颗粒还可以作为凝结核，让水蒸气凝结成水滴，在对流层上部形成卷云，而卷云会吸收热量。科学家已在卷云中检测到航天器烧毁产生的颗粒。如果它们促进卷云形成，可能会加剧全球变暖，尽管其影响远小于二氧化碳等温室气体。

“大量科学证据表明，这些物质可能对大气产生有害影响。现在轮到科学家去确认这些影响是否真实发生、严重程度如何。”Cziczo说。

目前已有一些潜在解决方案，比如用木材等材料制造卫星，或将更多卫星送入高空“墓地轨道”退役。Wing表示：“面对卫星数量这种爆发式增长，我们需要花点时间，先想清楚再付诸行动。”