探索宇宙奥秘 · 理性思考
2025年2月20日凌晨，德国北部的激光雷达屏幕上突然跳出一组异常数据。大气中锂原子浓度瞬间飙升至正常值的十倍，仿佛有人在高空撒下一把化学荧光粉。研究团队起初以为是仪器故障，但后续分析证实，这是人类首次直接捕捉到太空碎片再入大气层留下的化学“指纹”。
德国不莱梅大学的研究团队使用地面激光雷达监测低热层。这个区域位于海平面以上85至120公里，介于中间层与热层之间，是大气层最神秘的过渡带之一。
当地时间00:20，仪器检测到锂原子浓度突然激增。这片锂云厚度约3公里，从97公里高度延伸至94公里，持续存在了整整27分钟。在自然状态下，这个高度的锂含量微乎其微，通常只有来自宇宙射线轰击或流星烧蚀的痕量贡献。
激光雷达通过发射特定波长的激光脉冲并分析回波，能够精确识别特定元素的原子谱线。这次观测的灵敏度达到了单原子层级的探测能力，为后续溯源提供了关键数据支撑。
研究团队没有停留在现象记录。他们调用了高分辨率大气风场模型，对锂云进行逆向轨迹推算。计算结果指向一片位于爱尔兰以西的大西洋空域。
时间回溯20小时，一枚猎鹰9号（Falcon 9）二级火箭恰好在该区域失控再入。这枚火箭此前执行过发射任务，其残骸未做受控离轨处理，以无控方式坠入大气层。
进一步的大气化学模拟排除了自然来源的可能性。流星体虽然也会带来金属元素，但其成分比例与这次观测到的纯锂特征不符。这是人类历史上首次将高层大气的特定化学污染直接关联到具体的航天器残骸。
传统空间碎片研究长期聚焦于碎片撞击风险与再入落区安全。科学家主要计算残骸能否完全烧蚀，以及未燃尽部件是否会砸向地面。至于烧蚀过程中释放的化学物质如何改变高层大气成分，此前几乎是一片空白。
猎鹰9号火箭使用铝锂合金制造储箱，并配备锂基电池系统。当火箭以每秒数公里的速度再入时，表面温度飙升至数千摄氏度，金属部件汽化后注入中间层和低热层。随着全球发射频率激增，仅SpaceX的星链计划每年就产生数十次火箭残骸再入事件。
这次发现揭示了一个被忽视的环境效应：人类正在向地球上层大气持续注入工业级化学元素。这些污染物可能参与光化学反应，影响臭氧层平衡，或改变电离层的电导特性。
中国作为全球航天发射第二大国，长征系列火箭年均发射量已突破60次，空间站建设、北斗导航、遥感星座等任务密集实施。与猎鹰9号类似，我国部分火箭型号也使用铝锂合金材料，同样面临再入烧蚀的化学释放问题。
在监测能力方面，中国科学院武汉物理与数学研究所、安徽光学精密机械研究所已部署多台高光谱分辨率激光雷达，具备探测中层大气金属层的能力。2023年，我国曾利用类似设备捕捉到流星余迹中的铁、钠元素分布，技术储备与德国团队处于同一梯队。
更具前瞻性的是，中国早在2016年就发射了"遨龙一号"空间碎片主动清除飞行器，验证在轨捕获与离轨技术。目前，星际荣耀、蓝箭航天等商业航天公司正在研制可重复使用火箭，通过垂直着陆技术从根本上减少残骸再入事件。
针对再入污染的基础研究仍显薄弱。国内尚未建立系统性的火箭残骸化学特征数据库，也缺乏对再入烧蚀产物扩散路径的长期监测网络。这次德国发现为我国敲响了警钟：在大力发展航天事业的同时，必须建立高层大气化学环境监测体系。
从1960年代第一枚运载火箭升空，到如今每年数百次发射，人类活动范围已从地表延伸至近地空间。这枚猎鹰9号火箭在90公里高空留下的锂云，标志着太空时代进入了一个新阶段：我们不仅要关心火箭能否安全上天，更要追踪它化作青烟后的化学遗产。
Wing, R. et al. Measurement of a lithium plume from the uncontrolled re-entry of a Falcon 9 rocket. Communications Earth & Environment (2026). DOI: 10.1038/s43247-025-03154-8
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