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收取“轨道使用费”会不会迫使卫星运营商处理太空垃圾?
太空垃圾的堆积是一个日益严重的问题,且不会很快就会消失,目前在地球轨道上有成千上万的垃圾。一组研究人员提出了一个新奇的方法,提出向卫星运营商收取 “轨道使用费”,认为这不仅有助于降低碰撞风险,还可能提升卫星产业的整体价值。
多年来在轨的无用航天器、火箭和卫星的积聚,给那些仍在运行的卫星带来了巨大的风险。这些太空垃圾以17500英里/小时(28163公里/小时)的速度绕着地球旋转,对目前在低地球轨道上的卫星和航天器构成了非常实际的威胁。事实上,这些年来,轨道上的太空垃圾曾多次对国际空间站上的宇航员构成威胁,他们已经无数次被迫躲避。
科学家们和工程师们在清理这个巨大的烂摊子时,提出了各种解决方案。这些方案包括配备鱼叉的卫星来串联碎片,引入奖励负责任行为的太空可持续发展评级,探测和跟踪垃圾的太空围栏,以及将垃圾拦截起来进行安全处置的网。
但随着SpaceX公司的Starlink巨型卫星星座等项目的实施,这个太空区域只会变得更加拥挤,显然需要一些大局观的解决方案。在这项新研究的作者看来,为运营商建立正确的激励机制,而不是试图通过工程和事后的干预来解决这个问题,这将对确保更负责任地利用太空有很大帮助。
“这是个激励问题,而不是工程问题,”研究主要作者、米德尔伯里学院经济学副教授Akhil Rao说。“关键是要把激励措施做好。”
Rao和来自科罗拉多大学波尔得分校的研究人员开发了一个模型,该模型考虑到了新卫星的预期寿命价值和通过其产生的额外碰撞风险给工业界带来的成本。目前的情况是,运营商倾向于继续发射卫星,直到他们的私人碰撞风险等于卫星的价值,但该团队的模型探讨了轨道使用费如何创造一种激励机制,以确保航天器在寿命结束时得到妥善管理和处置。
“这和发射费用不一样,”Rao说,“发射费用本身并不能诱导运营商在必要的时候让卫星脱轨,造成损失的不是发射,而是在轨卫星。”
轨道使用费将像碳税或渔业管理费一样发挥作用,所有发射和运营卫星的国家都需要参与,并按每单位碰撞风险收取相同的费用,这样的计划才能发挥作用。它可以作为一次性付款或可交易的许可证,费用的计算方式可以是一次性支付,也可以是可交易的许可证,费用的计算方式与另一颗卫星进入轨道对工业界的成本相关联,因为这需要更多的***来减少碰撞风险。费用也可以根据运营商希望使用的轨道来决定,不同的轨道承载着不同的碰撞风险。
“在我们的模型中,重要的是,卫星运营商要为强加给其他运营商的碰撞风险支付成本,”科罗拉多大学波尔得分校经济学教授、论文的共同作者Daniel Kaffine说。
作为研究的一部分,研究人员还预测了引入轨道使用费将如何影响整个卫星产业的价值。由于碰撞和相关成本的减少,例如更换损坏的卫星等,他们团队估计,该行业的价值将从6000亿美元增加到3万亿美元左右。与此相呼应,以及清洁轨道价值的上升,费用也会增加。该团队发现,最佳的上涨幅度为每年14%,这意味着到2040年,每年的收费将相当于每颗卫星每年约23.5万美元。
“在其他领域,解决‘共享空间的悲剧’往往是一场追赶的游戏,需要付出巨大的社会成本。”研究合著者、来自科罗拉多大学波尔得分校的Matthew Burgess说。“但相对年轻的太空产业可以在这些成本升级之前避免这些成本。”
这项研究发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上。
美国科罗拉多大学波尔得分校在美国什么地方?
美国科罗拉多大学波尔得分校位于风景秀丽的科罗拉多州博尔德市。
科罗拉多大学波尔得分校是一所美国一流的公立研究型高等学府,世界百强名校。英文全称University of Colorado Boulder,简称CU-Boulder。是北美顶尖研究型大学联盟---AAU北美大学协会成员之一,素有“公立常春藤”之美誉。麻省理工学院的物理专业是一种怎样的存在?
谢邀,
后面这句话请务必牢记于心,如果没有物理系,就没有如今的麻省理工!这是世界上物理研究和教育最好的地方之一。麻省理工学院创立于1861年,其物理系创立于1865年,可以说物理系的历史贯穿了整个麻省理工的发展,其专业的发展也造就了学校今日的名望。
在物理系建立之初,MIT创始人威廉·巴顿·罗杰斯(William Barton Rogers)就说到:
“理想的物理学院应该努力“通过数学和实验证明,对物理学的几个分支的基本原理进行全面的了解;然后更严格地进行在这些主要真理的指导下,尽可能地进行实际指导”。
虽然这一理念在现在看来已经成为物理乃至整个科学教育的通识,但是在1860s,本科生的物理教育依然只是局限于课堂理论学习而不必参加实验,这种理念则显得非常的激进。在MIT成立初期(1865),他曾经提出建立一个新的物理和力学实验室,他的设想是:
“在老师的指导下,学生将***取小班模式,用自己的双手实践力学,气动学,声学,光学,电学和其他实验物理学分支的各种实验。”
而实验室确立后,学生们开始发现原来做实验要比只是在课堂听讲有趣的多,在一同做实验的时候,还可以和教授们进行更深的交流并且建立联系。对于教授而言,由于实验室的操作经验差距不大,学生和教授在某种层面上可以被视作是相同水平的“科研工作者”,更像是朋友和客人,而不是学生。
在这种环境下,物理实验室得以快速发展(成为研究所),在1873年,创办人爱德华·皮克林根据实验室运行的情况,出版了第一本《物理实验室手册》介绍实验室的运行机制。多年来,它被用作全美国其他实验室开展工作的参照。随着教学与科研工作的开展,物理系的课程和研究范围也在不断扩大。作为全美国第一批电气工程课程开设者,物理系的实验室被用于开展电气相关专业的前沿研究。1874年,波士顿大学教授亚历山大·格雷厄姆·贝尔(Alexander Graham Bell)在这里使用麻省理工学院声学和电气实验室的设施开展研究,这些研究工作直接促成了他在1876年发明电话。
在此后的二战中MIT也发挥了很大的作用,这主要体现在两方面,一是开展与战争相关项目的科研工作,二是对军官开展技术教育,这其中就包括了雷达技术。在二战初期,MIT主办了一个有专门用于雷达研究的新实验室加速雷达的开发,并以极快的速度推出了试验原型。
在冷战时期,全美国大部分的物理学博士来自于这里,物理系也成为了麻省理工最大的系,学生数量是化学系的2倍、数学系的3倍、生物学系的5倍。MIT研发的每台大型机器都突破了研究的障碍,同时为下一代物理学家提供了增强教学能力的工具。而几乎所有研发资金都来自联邦***,以国防合同或国家科学基金会的形式提供。
而到如今MIT物理系已经发展成为拥有75名教师、280个本科专业245名研究生、美国排名最高的物理系之一。学校产生了有5位诺贝尔奖获得者,且在历史上共有超过二十五名诺贝尔物理学奖获得者与麻省理工学院有着密切的联系。他们专注于研究宇宙中最小的东西如基本粒子、弦。宇宙中最热门的东西,如相对论速度下原子核的碰撞。宇宙中最冷的东西,如激光冷却原子。涉及天体物理学、原子生物凝聚态等离子体物理学、实验核与粒子物理、理论核与粒子物理四大方面。
美国大学Physics物理学专业排名
详细排名信息
排名 学校
1 Massachusetts Institute of Technology麻省理工学院
Stanford University斯坦福大学
3 California Institute of Technology加州理工学院
4 Harvard University哈佛大学
Princeton University普林斯顿大学
University of California Berkeley加州大学伯克利分校
7 Cornell University康乃尔大学
8 The University of Chicago芝加哥大学
University of Illinois Urbana Champaign伊利诺伊大学厄本那—香槟分校
10 University of California Santa Barbara加州大学圣塔芭芭拉分校
11 Columbia University,The School of General Studies哥伦比亚大学
The University of Texas at Austin德克萨斯大学奥斯汀分校
13 University of Michigan Ann Arbor密西根大学-安娜堡分校
Yale University耶鲁大学
15 University of Maryland College Park马里兰大学帕克分校
16 University of California Los Angeles加州大学洛杉机分校
University of California San Diego加利福尼亚大学圣地亚哥分校
University of Colorado Boulder科罗拉多大学波尔得分校
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