Løsning af rumskrot-problemet

Pladsen bliver overfyldt. Aldrende satellitter og rumaffald trænger sig på lavt kredsløb om Jorden, og opsendelse af nye satellitter øger kollisionsrisikoen. Den mest effektive måde at løse problemet med rumskrammel på, ifølge en ny undersøgelse, er ikke at indfange snavs eller deorbitere gamle satellitter:det er en international aftale om at opkræve operatører "orbital-brugsgebyrer" for hver satellit sat i kredsløb.

Orbital brugsgebyrer vil også øge rumindustriens langsigtede værdi, sagde økonom Matthew Burgess, en CIRES Fellow og medforfatter til det nye papir. Ved at reducere fremtidig satellit- og affaldskollisionsrisiko, et årligt gebyr, der stiger til omkring $235, 000 pr. satellit ville firdoble værdien af ​​satellitindustrien inden 2040, han og hans kolleger konkluderede i et papir offentliggjort i dag i Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Rummet er en fælles ressource, men virksomhederne tager ikke højde for de omkostninger, deres satellitter pålægger andre operatører, når de beslutter sig for, om de vil opsende eller ej. " sagde Burgess, som også er adjunkt i miljøstudier og tilknyttet fakultetsmedlem i økonomi ved University of Colorado Boulder. "Vi har brug for en politik, der lader satellitoperatører direkte medregne de omkostninger, deres opsendelser pålægger andre operatører."

I øjeblikket, anslået 20, 000 objekter - inklusive satellitter og rumaffald - trænger sig på lavt kredsløb om Jorden. Det er den seneste Tragedy of the Commons, forskerne sagde:Hver operatør opsender flere og flere satellitter, indtil deres private kollisionsrisiko svarer til værdien af ​​den kredsende satellit.

Indtil nu, foreslåede løsninger har primært været teknologiske eller ledelsesmæssige, sagde Akhil Rao, assisterende professor i økonomi ved Middlebury College og avisens hovedforfatter. Teknologiske rettelser omfatter fjernelse af rumaffald fra kredsløb med net, harpuner, eller lasere. At deorbitere en satellit ved slutningen af ​​dens levetid er en ledelsesmæssig løsning.

Ultimativt, tekniske eller ledelsesmæssige løsninger som disse vil ikke løse affaldsproblemet, fordi de ikke ændrer operatørernes incitamenter. For eksempel, fjernelse af rumaffald kan måske motivere operatører til at opsende flere satellitter – yderligere fortrængende lavt kredsløb om Jorden, øget kollisionsrisiko, og øge omkostningerne. "Dette er et incitamentproblem mere end et ingeniørproblem. Det vigtigste er at få de rigtige incitamenter, " sagde Rao.

En bedre tilgang til problemet med rumaffald, Rao og hans kolleger fandt, er at implementere et gebyr for banebrug - en skat på satellitter i kredsløb. "Det er ikke det samme som et lanceringsgebyr, " sagde Rao, "Lanceringsgebyrer i sig selv kan ikke få operatørerne til at deorbitere deres satellitter, når det er nødvendigt, og det er ikke opsendelsen, men den kredsende satellit, der forårsager skaden."

Gebyrer for orbital-brug kunne være simple gebyrer eller omsættelige tilladelser, og de kunne også være kredsløbsspecifikke, da satellitter i forskellige baner giver varierende kollisionsrisici. Mest vigtige, gebyret for hver satellit vil blive beregnet for at afspejle omkostningerne for industrien ved at sætte en anden satellit i kredsløb inklusive forventede nuværende og fremtidige omkostninger ved yderligere kollisionsrisiko og produktion af rumaffald - omkostninger, som operatører i øjeblikket ikke medregner i deres opsendelser. "I vores model, Det, der betyder noget, er, at satellitoperatører betaler omkostningerne ved kollisionsrisikoen, der pålægges andre operatører, sagde Daniel Kaffine, professor i økonomi og RASEI Fellow ved University of Colorado Boulder og medforfatter på papiret.

Og disse gebyrer vil stige over tid, at tage højde for den stigende værdi af renere baner. I forskernes model, det optimale gebyr ville stige med en sats på 14 procent om året, når op på omkring $235, 000 pr. satellitår i 2040.

For en orbital-brugsgebyr tilgang til arbejde, fandt forskerne, alle lande, der opsender satellitter, skal deltage - det er omkring et dusin, der opsender satellitter på deres egne løfteraketter og mere end 30, der ejer satellitter. Ud over, hvert land skal opkræve det samme gebyr pr. enhed af kollisionsrisiko for hver satellit, der går i kredsløb, selvom hvert land kunne opkræve indtægter separat. Lande bruger allerede lignende tilgange inden for kulstofafgifter og fiskeriforvaltning.

I dette studie, Rao og hans kolleger sammenlignede gebyrer for orbital-brug med business as usual (dvs. åben adgang til rummet) og til teknologiske løsninger såsom fjernelse af rumaffald. De fandt ud af, at gebyrer for kredsløbsbrug tvang operatører til direkte at afveje den forventede levetidsværdi af deres satellitter mod omkostningerne for industrien ved at sætte en anden satellit i kredsløb og skabe yderligere risiko. I andre scenarier, operatører havde stadig incitament til at ræse ud i rummet, i håb om at udvinde noget værdi, før det blev for overfyldt.

Med gebyrer for brug af orbital, den langsigtede værdi af satellitindustrien ville stige fra omkring 600 milliarder dollars under business-as-usual-scenariet til omkring 3 billioner dollars, fandt forskere. Stigningen i værdi kommer fra at reducere kollisioner og kollisionsrelaterede omkostninger, såsom opsendelse af erstatningssatellitter.

Gebyrer for brug af orbital kan også hjælpe satellitoperatører med at komme foran problemet med rumskrot. "I andre sektorer, Det har ofte været et spil om indhentning med betydelige sociale omkostninger. Men den relativt unge rumindustri kan undgå disse omkostninger, før de eskalerer, " sagde Burgess.