“向平流层喷洒反射粒子”，SCoPEx计划2022年首飞 “向平流层喷洒反射粒子”这一项地球工程计划备受争议。
首个SCoPEx会在2022年发射吗? 哈佛大学的地球工程计划旨在向平流层喷洒反射粒子，但仍在努力完成平流层空中平台的动力概念验证。平流层是一个干燥、寒冷的地方，空气稀薄，云层稀少。 在地球表面10到50公里的高空，臭氧分子吸收太阳紫外线，保护下面的生命。 这第二层大气是平静的，几乎没有生命。 它也成为当今最具争议的科学提案之一的项目。 该提案提出了所谓的“太阳地球工程”:通过偏转原本会照射到地球的阳光来冷却地球。 今年晚些时候，研究人员希望释放一个上升到20千米的气球，在那里他们的空中平台将接受各种测试。最终，他们将添加设备来喷洒微小的碳酸钙气溶胶颗粒，碳酸钙是石灰岩、黑板粉笔和抗酸剂中发现的化合物。这些粒子会像显微镜反射镜一样将太阳光反射回太空。
关于太阳地球工程是如何工作的，是否会工作，以及粒子如何在平流层中反应和运动，我们所知甚少，这些粒子对人类和环境的潜在风险的了解更少——例如，这些颗粒是否会消耗臭氧层，或显著改变天气?但随着人类向空气中排放更多的温室气体，随着地球温度的上升引发了一系列灾难性的后果，一个著名的科学家团体敦促世界认真考虑平流层的选择。
哈佛大学的Frank Keutsch就是这些科学家之一，他领导着备受关注的平流层控制微扰实验
（SCoPEx）。他说，该组织希望在2022年年中发射气球。Keutsch认为，太阳能地球工程的许多未知数正是SCoPEx值得做的原因。他说，如果全球变暖持续不减，如果世界转向灾难，那么最好有工具来避免最可怕的后果。“气候变化是否变得如此糟糕，以至于我们必须做些什么来减弱它的影响，减少人类的痛苦，这是一个非常大的问题，”大气化学家Keutsch说。 “研究需要很长时间。 如果我们只是在人们说'哦，我认为我们需要这个’的时候才开始研究，那就太晚了。”
SCoPEx数据有助于改进计算机模型，如今计算机模型主要依赖于假设和预测，而不是观察。帮助领导该项目的哈佛大学物理学和公共政策教授大卫·基思（David Keith）说，大约1公斤的碳酸钙的释放量不足以触发任何可测量的冷却，它大致相当于大型商用客机每分钟飞行释放的粒子污染。2019年此类航班近4000万次。 (基思也是碳工程公司的创始人，这是一家加拿大公司，正在西德克萨斯建造一个庞大的设施，将直接从空气中提取二氧化碳。)
太阳能地球工程可能是地球的“止痛药”，不是抑制排放的替代品，而是一种使地球上的生命在酷热的未来更容易忍受的药膏。
然而，即使是基本的太阳地球工程研究也被证明是有争议的。 批评人士说，追求这项技术是危险的，会分散人们对快速减少温室气体排放这一更重要任务的注意力。 对许多人来说，仅仅是有意干预气候系统的想法是有问题的，值得在它获得关注之前停止。 第一次SCoPEx测试原本计划于2021年初在瑞典北部进行，但来自环境和土著团体的强烈反对促使该团队取消了发射。
尽管如此，Keutsch表示，一旦研究人员到新的气球伙伴和发射地点，今年的测试将继续进行。他说:“我们对气候变化现状了解得越多，就越意识到这项研究必须尽早开始。” 太阳能地球工程不能替代减排
现实是，地球正以惊人的速度变暖。 科学家说，过去40年的每一年都是有记录以来最热的。 温室气体的浓度达到了历史最高水平，这主要是由于发电、供热和运输所需的煤炭、石油和天然气造成的。 根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的数据，今天的全球平均气温比19世纪末高了1.09摄氏度。IPCC是联合国管理的全球变暖问题的科学权威机构。 “毫无疑问，人类的影响已经使大气、海洋和陆地变暖，”IPCC在8月发布的一份综合报告中说。
科学家警告称，全球变暖可能在未来20年内达到1.5摄氏度，这一水平将带来灾难性的长期影响，如特大洪水、严重干旱、致命热浪和珊瑚礁的大规模死亡。 要想进一步阻止更危险的变暖，就必须立即放弃化石燃料，扩大可再生能源的使用，甚至有可能消除大气中的二氧化碳。
Keutsch说，在这种令人不安的环境下，太阳能地球工程可能是地球的“止痛药”，而不是控
制排放或恢复碳捕获森林的替代品，是一种使地球上的生命在酷热的未来更容易忍受的药膏。
并非所有人都同意。美国气候科学家迈克尔·曼恩说，止痛药会导致有害的成瘾。他将太阳能地球工程比作“气候”，因为一旦世界开始注入使太阳变暗的粒子，它可能无法停止。
野外实验旨在提高我们对太阳地球工程的理解
哈佛大学的科学家们在2014年的一篇研究论文中首次提出了SCoPEx。 他们呼吁进行“小规模的现场实验”，以帮助消除围绕太阳地球工程的一些不确定性和“未知影响”，他们在论文中称之为太阳辐射管理。 两年前，这篇论文的两位合著者——大卫·基思和哈佛大学大气化学教授詹姆斯·安德森——提出了放飞气球，向空气中注入“微量”硫酸盐颗粒的设想。
这个想法并没有取得进展，但在2017年，基思成为了哈佛大学太阳能地球工程研究项目的教务长。 迄今为止，该项目已从微软联合创始人比尔·盖茨、威廉和弗洛拉·休利特基金会以及其他慈善组织筹集了1620万美元。
SCoPEx有两个主要目标：观察粒子如何在平流层中扩散，探索哪种粒子的副作用最少。
今年计划的野外实验将由一个直径27米的零压气球进行，气球的长度大约相当于两辆校车长度。气球并不新奇；美国国家航空局每年从世界各地的发射场进行多达15次平流层气球飞行，以收集数据并测试空间任务的技术。
独特之处在于SCoPEx的吊舱，一个铝和碳纤维框架，可容纳一系列硬件。基于树莓派 4的飞行计算机将接收命令和日志数据。两部Globalstar卫星电话将实现吊舱和地面设备之间的通信。双飞艇螺旋桨将允许科学家改变吊舱在空中的位置。
在首次飞行中，SCoPEx将测试平台在零下60°C的温度下以及阳光直射下的运行情况。 飞行器不携带任何化学品或颗粒喷洒工具。 最初的测试将在近20公里的高度持续4到6个小时，这是珠穆朗玛峰高度的两倍多。 虽然研究人员可以在热真空室中模拟平流层，但很难知道真实世界的条件会如何影响设备。
“在我把很多精密的仪器放到一个空中平台上之前，我想知道这个空中平台是否能工作，”Keutsch在他的家乡德国的视频会议上说，当时他正在德国休假。
第一次SCoPEx测试原计划于2021年初从瑞典北部的Esrange航天中心发射，但遭到强烈反对，该团队取消了发射。
假设平台通过了测试，下一个测试将是喷射和跟踪平流层中的粒子。喷射装置将碳酸钙释
放到螺旋桨产生的一公里长的尾流中。然后，气球将在尾流中来回移动，激光雷达将跟踪粒子羽流的移动距离。另一种基于激光的仪器，一种轻便的便携式光学粒子光谱仪，将测量粒子的大小和数量。其他设备将收集平流层中水分和臭氧的数据。
“这不是测试太阳能地球工程是否有效，” Keith说。“如果我们要提高太阳地球工程的科学水平，这些都是我们需要做的事情。”SCoPEx将允许研究人员评估潜在的副作用，这些副作用可能是显著的，包括可能的臭氧消耗、增加的空气污染和天气模式的变化，其中一些地区可能比其他地区受到更大的负面影响。
他说，社会的关键问题是，为了避免全球变暖的极端后果，太阳能地球工程的风险是否值得承担。“我们不会面临无风险的决定，” Keith说。“问题在于风险权衡。”
抗议活动迫使SCoPEx取消了首次大气试验
SCoPEx的首次试飞计划将于2021年6月从位于瑞典拉普兰地区的基律纳的EsFrand空间中心发射。该场地由瑞典航天公司管理，是北极圈上大片被大量树木包围的土地。
Åsa Larsson Blind表示，她第一次了解SCoPEx是在2021年2月。Larsson Blind是萨米理事
会的副主席，该组织代表萨米土著人民，他们的传统领土位于瑞典、芬兰、挪威和俄罗斯的科拉半岛北部。 总部设在美国的一个土著团体通过向委员会发出了发射计划的通知。 不久之后，萨米理事会和环境团体致函SCoPEx咨询委员会和瑞典官员，抗议SCoPEx的试飞。
Larsson Blind来自一个驯鹿牧民家庭，她在瑞典最北部的家中通过视频电话与IEEE Spectrum公司进行了交谈。 她说，该委员会积极参与气候政策问题，因为它希望保护“我们传统生计和文化的基础”的自然系统。 太阳地球工程“完全不符合我们对自然的尊重”。 她说，即使是像SCoPEx这样的小规模项目，也是“使技术发展合法化的一步。”
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