一项研究报告:解决太空垃圾问题最有效方法是收取轨道使用费

一项研究报告:解决太空垃圾问题最有效方法是收取轨道使用费

空间越来越拥挤。老化的卫星和空间碎片挤占了低地轨道,而发射新的卫星又增加了碰撞的风险。根据一项新的研究报告,解决太空垃圾问题的最有效方法不是捕捉碎片或对旧卫星脱轨:而是达成一项国际协议,对每一颗进入轨道的卫星向运营商收取 “轨道使用费”。

CIRES研究员,经济学家马修·伯吉斯(Matthew Burgess)说,轨道使用费也会增加航天产业的长期价值。他和他的同事们发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的一篇论文中总结说,通过降低未来卫星和碎片碰撞的风险,到2040年,每颗卫星的年费增加到约235,000美元,将使卫星产业的价值翻两番。

“太空是一种公共资源,但公司在决定是否发射时,没有考虑到他们的卫星对其他运营商造成的成本,”Burgess说。”我们需要一个政策,让卫星运营商直接考虑到他们的发射对其他运营商造成的成本。”

目前,估计有2万个物体 包括卫星和太空垃圾挤占了低地球轨道。研究人员说,这是最新的 “公域悲剧”。每个运营商发射的卫星越来越多,直到他们的私人碰撞风险等于在轨卫星的价值。

到目前为止,提出的解决方案主要是技术性或管理性的,技术上的解决方法包括用网、鱼叉或激光将空间碎片从轨道上清除。在卫星寿命结束时使其脱轨是一种管理手段。

归根结底,此类工程或管理解决方案无法解决碎片问题,因为它们不会改变运营商的动机。例如,清除太空碎片可能会激励运营商发射更多的卫星—进一步挤占低地轨道,增加碰撞风险,提高成本。

解决太空碎片问题的一个更好的办法是实施轨道使用费—-对在轨卫星征税。这和发射费是不一样的,发射费本身并不能诱导运营商在必要时让卫星脱轨,而且造成损害的不是发射,而是在轨卫星。

轨道使用费可以是直接费用或可交易许可,也可以是特定于轨道的,因为不同轨道上的卫星会产生不同的碰撞风险。最重要的是,将计算每颗卫星的费用,以反映出将另一颗卫星送入轨道行业的成本,包括预计的当前和未来额外碰撞风险和空间碎片产生的成本-运营商目前尚未将成本纳入考虑范围发射。该研究的模型中,重要的是卫星运营商要承担施加给其他运营商的碰撞风险的费用。

而这些费用会随着时间的推移而增加,以考虑到更清洁的轨道价值的上升。在研究人员的模型中,最佳费用将以每年14%的速度增长,到2040年,每颗卫星年的费用将达到大约235,000美元。

在这项研究中,研究人员将轨道使用费与开放空间使用权和清除空间碎片等技术手段进行了比较。他们发现,轨道使用费迫使运营商直接权衡其卫星的预期寿命价值与将另一颗卫星送入轨道并带来额外风险的工业成本。在其他情况下,运营商仍有动力争相进入太空,希望尽可能多的抢占太空资源。

研究人员发现,加上轨道使用费,卫星产业的长期价值将从现在开放太空使用情况下的约6000亿美元增加到约3万亿美元。价值的增加来自于减少碰撞和碰撞相关成本。轨道使用费还可以帮助卫星运营商解决太空垃圾问题。

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