Verschmutzung im Weltraum: Was ist, wenn wir Steuern erheben?

Das Weltraumabenteuer ist offensichtlich einer der großen Fortschritte des XXe Jahrhundert. Neben der unglaublichen wissenschaftlichen und technologischen Leistung geht es auch um das Aufkommen einer Ressource, die es ermöglicht, das Leben der Menschen auf dem Planeten zu verbessern. Tatsächlich nutzen wir alle täglich direkt oder indirekt die Dienste vieler Satelliten.

Zur Veranschaulichung nutzt jeder Handynutzer die Dienste vonrund 40 SatellitenViele von uns haben inzwischen Papierkarten aufgegeben, um auf Reisen einen Navigationsassistenten (GPS oder Galileo) zu verwenden.

Darüber hinaus ist unsere Abhängigkeit von Satelliten umso größer, als wir ohne sie nicht in der Lage wären, einige unserer wichtigsten kollektiven Entscheidungen zu treffen, beispielsweise als CNES-Forscher (Centre national d'études) Weltraum) Christophe Bonnal, von den 50 Parametern zur Messung der globalen Erwärmung sind 26 nicht zugänglich nur aus dem Weltraum.

Verbreitung von Satelliten

Die Bedeutung von Satelliten ist daher zu einem der Hauptmerkmale unserer modernen Volkswirtschaften geworden und wächst weiter, da sowohl Anwendungen, die Satelliten erfordern, zunehmen als auch die Kosten für den Zugang zu Satelliten gesenkt werden Platz.

Wie insbesondere durch unterstrichen Bericht durchgeführt von der Stellvertreter Jean – Luc Fugit für das Parlamentarische Büro zur Bewertung wissenschaftlicher und technologischer Entscheidungen (OPECST):

„Die Verbindung von„ New Space “(technologische Durchbrüche, niedrigere Kosten für den Zugang zum Weltraum, Vermehrung öffentlicher und privater Akteure) und der Digitalisierung der Wirtschaft („ Big Data “, künstliche Intelligenz usw.) führt zu a Reihe wichtiger technologischer Innovationen. ""

Diese Elemente erklären, warum wir heute, abgesehen von der Entwicklung der Anzahl der gesendeten Satelliten, wie wir sie seit Beginn des Weltraumabenteuers gesehen haben, in den letzten Jahren einen starken Anstieg der Anzahl von Satelliten verzeichneten Satellitenstart.

Darüber hinaus gibt es derzeit auf der anderen Seite Weltraumbahnen Allein 2.218 Satelliten, SpaceX, Amazon und OneWebs Mega-Konstellationsprojekte mit niedriger Umlaufbahn planen den Versand von 12.000, 3.000 bzw. 1.000 Satelliten. Und das, ganz zu schweigen davon, rund 500 zu senden cubSats (Nanosatellitenformat) pro Jahr und von anderen Satelliten.


OECD

Leider haben Weltraumaktivitäten, wie viele andere menschliche Aktivitäten, zu Umweltverschmutzung geführt: Es handelt sich um Weltraummüll. Es ist jedoch nicht mehr möglich, einerseits auf Platz zu verzichten, und andererseits ist dieser Schmutz eine Schwierigkeit, die zumindest für einige Umlaufbahnen schnell zu einem ernsthaften Problem werden kann. Als Ökonomen glauben wir daher, dass wir der internationalen Gemeinschaft helfen müssen, eine Lösung für eine nachhaltige Entwicklung des Weltraums zu finden.

Das Abschirmen von Satelliten reicht nicht mehr aus

Weltraummüll ist definiert als künstliche Objekte in der Umlaufbahn, die nicht funktionsfähig sind. Dies kann einer ganzen Reihe von mehr oder weniger großen Objekten (Handschuhe, Bolzen, Komponenten, nicht betriebsbereiter Satellit, obere Raketenstufen usw.) entsprechen, die mit hoher Geschwindigkeit im Weltraum zirkulieren.

Laut CNESEin Objekt mit einem Durchmesser von 1 cm hat die gleiche Energie wie eine Limousine mit 130 km / h. Mit anderen Worten, selbst ein kleiner Marmor kann einem Satelliten großen Schaden zufügen (die relativen Geschwindigkeiten von Objekten in der Umlaufbahn liegen in der Größenordnung von 14 km / s). Der Schaden kann sogar insgesamt sein, wie durch belegt unbeabsichtigte Zerstörung am 10. Februar 2009 des kommerziellen Satelliten Iridium 33 nach seiner "Begegnung" mit dem russischen Militärsatelliten Kosmos-2251 außer Betrieb.

(einbetten) https://www.youtube.com/watch?v=bsOjryyK5fI (/ einbetten)
Kollision zwischen Iridium 33 und Kosmos-2251 und Produktion neuer Weltraummüll.

Gemäß Daten In jüngster Zeit gibt es über 130 Millionen Trümmerstücke mit einer Größe von mehr als 1 mm, etwa 900.000 Trümmerstücke mit einer Größe zwischen 1 und 10 cm und ungefähr 34.000 Trümmerstücke mit einer Größe von mehr als 10 cm. Bei kleineren Trümmern (weniger als 1 cm) besteht die Lösung darin, die Satelliten so "abzuschirmen", dass sie nicht beschädigt oder zerstört werden.

Größere Trümmerstücke (größer als 10 cm) werden katalogisiert und ihre Flugbahnen werden individuell verfolgt, da die Abschirmlösung nicht möglich ist. Daher besteht die Lösung darin, Manöver durchzuführen, um sie zu vermeiden. Die internationale Raumstation (ISS), auch wenn es "gepanzert" ist, ändert daher relativ oft den Kurs, um große Trümmer zu vermeiden, die es zerstören könnten (durchschnittlich viermal im Jahr).


J.-C. Liou, National Aeronautics and Space Administration, USA

Das Problem liegt daher hauptsächlich in der Entsorgung von „mittleren“ Trümmern (zwischen 1 und 10 cm), die zu groß sind, um die Panzerung nicht zu durchbohren, und zu klein, um einzeln verfolgt zu werden.

Kessler-Syndrom

Darüber hinaus ist das Thema Weltraummüll umso wichtiger, als, wie Sie im Film Gravity insbesondere mit Sandra Bullock und Georges Clonney sehen können, sehr viele neue entstehen, wenn Trümmer auf einen Satelliten treffen. Trümmer. Wie der Astrophysiker Donald Kessler 1978 vorstellte, könnte es daher einen Tag geben, an dem die Anzahl der vorhandenen Trümmer nach Überschreiten einer bestimmten Schwelle durch Kettenreaktion den Betrieb einer Weltraumbahn physikalisch unmöglich macht. : Es ist das Kessler-Syndrom.

(einbetten) https://www.youtube.com/watch?v=vKW-Gd_S_xc (/ einbetten)
Eröffnungsszene aus Alfonso Cuaróns Film Gravity.

Angesichts dieses Problems der Weltraumverschmutzung arbeitet die internationale Weltraumgemeinschaft auf drei sich ergänzende Arten:

  • Das erste ist, keine Trümmer mehr zu erzeugen. Auf dieser Ebene ist Frankreich ein Pionier, da es bislang das einzige ist, das eine explizite Erklärung hat Recht Umgang mit Weltraummüll, auch wenn es gibt unverbindliche internationale Grundsätze ;;

  • Der zweite Weg besteht darin, zu versuchen, Technologien zu finden, die es Satelliten im Weltraum ermöglichen, dh "an Ort und Stelle", die Trümmer zu zerstören oder einzufangen, die sie zu zerstören drohen.

  • Schließlich ist der dritte Weg der der Verschmutzungsbekämpfung, der aktiven Beseitigung von Abfällen (aktive Schmutzentfernung), dh die Entfernung von Weltraummüll aus bestimmten Umlaufbahnen.

Obwohl im Moment kein Konsens darüber besteht, welche Methode (n) zur Durchführung dieser Verschmutzungskontrolle (Harpune, Netz, Laser, Roboter usw.) verwendet werden, wie dies belegt ist. Derzeit ist das Projekt Entfernen Sie DEBRIS, dass (diese) notwendigerweise Kosten haben, die finanziert werden müssen. Und hier können wir als Ökonomen zumindest helfen.

Vermeidung der "Tragödie des Gemeinwesens"

Zunächst ist anzumerken, dass die Frage nach der Unfähigkeit, Satelliten im Orbit wirtschaftlich zu nutzen, möglicherweise vor der physischen Unmöglichkeit auftaucht, wie in a gezeigt Artikel Kürzlich haben unsere Kollegen Nodir Adilov, Peter Alexander und Brendan Cunningham.

Über uns haben wir gerade eine veröffentlicht Artikel in dem wir uns fragen, wie Satellitenlieferungen besteuert werden sollen, um die Zwänge in Einklang zu bringen.

Die Idee ist, die Erreichung eines "akzeptablen" Niveaus an Weltraummüll zu finanzieren (was offensichtlich von auf diese Angelegenheit spezialisierten Wissenschaftlern gegeben wäre), ohne die Entwicklung von Weltraumaktivitäten zu behindern. Leider scheint es heute nicht möglich zu sein, eine vollständige Reinigung des Raums in Betracht zu ziehen, da die derzeitigen Schätzungen für die Reinigung von 5 Abfällen über die technischen Schwierigkeiten hinaus in der Größenordnung von mehreren hundert Millionen Euro liegen. .

Für Ökonomen ist diese Situation nicht ungewöhnlich und ähnelt dem Problem der Finanzierung eines Gemeinwohls, dh eines Gutes, für das es nicht möglich ist, jemanden von der auszuschließen Verbrauch, aber wo dieser Verbrauch konkurriert (in dem Sinne, dass, wenn eine Person eine Einheit dieses Gutes verwendet, diese Einheit von niemand anderem verwendet werden kann).

Seit dem Artikel des amerikanischen Umweltschützers Garrett Hardin von 1968 ist jedoch klar, dass ein Risiko besteht: Es ist das Tragödie der Commons. Laut Garrett Hardin wird jeder, der mit dieser Art von Gut konfrontiert ist, wählen, was für ihn am besten ist, ohne die Auswirkungen seines Verbrauchs auf die Ressource zu berücksichtigen, was aufgrund des Zusammensetzungseffekts zu einer Übernutzung der Ressource führt. die gemeinsame Ressource.

Dieser Autor kommt dann zu dem Schluss, dass wir diese Ressource entweder privatisieren oder vom Staat verwalten lassen müssen, um diese Übernutzung zu vermeiden. Die Politikwissenschaftlerin Elinor Ostrom, Gewinnerin von Alfred Nobel in Wirtschaftswissenschaften im Jahr 2009, hat im Laufe ihrer Karriere einen theoretischen und empirischen Ansatz entwickelt, um zu demonstrieren, dass die Commons auch von Gemeinschaften verwaltet werden können: es ist hier polyzentrische Steuerung komplexer Wirtschaftssysteme.

Drei mögliche Ergebnisse

In unserem Beitrag zu dieser Frage versuchen wir zu verstehen, wie es dank einer Steuer möglich wäre, alle für die Auswirkungen verantwortlich zu machen, die sie auf das Gemeinwohl im Weltraum haben.

Zu diesem Zweck und in Ermangelung eines einvernehmlichen Modells von Raumkollisionen modellieren wir Kollisionen im Raum mit dem Prinzip der Dirichlet-Schubladen (was die Literatur auch das nennt Pigeonhole-Prinzip : Wenn n Socken m Schubladen belegen und wenn n> m, dann muss mindestens eine Schublade streng mehr als eine Socke enthalten) oder in gleicher Weise dank des französischen Mathematikers Pierre Bernhard (INRIA) zu einem vierdimensionalen "Rohr" -Kollisionsmodell.

Von dort aus können wir die Gewinnfunktionen derer definieren, die Satelliten in den Weltraum starten (Staaten, Unternehmen oder Einzelpersonen).

Wir vergleichen dann drei Konfigurationen:

  • die Situation, in der es keine Regulierung gibt und in der jeder so viele Satelliten in den Weltraum sendet, wie er will;

  • die Situation, in der jede Satellitensendung besteuert wird, um die mit der Sanierung verbundenen Kosten zu tragen;

  • die Situation, in der eine internationale Agentur Satellitenlieferungen im Weltraum zentral regelt, um den gemeinsamen Raum zu erhalten.

Wir kommen zu zwei Hauptschlussfolgerungen.

Erstens wird es mangels Regulierung offensichtlich zu einer Zunahme der Menge an Schmutz kommen. Zweitens ist in unserem Modell eine Pauschalsteuer wirksamer, um das Ziel der Reduzierung von Weltraummüll zu erreichen, als eine progressive Steuer.

Dies ist natürlich eine erste Arbeit, aber wir hoffen, dass sie unsere Kollegen in den Sozialwissenschaften dazu bringt, sich für dieses Problem zu interessieren und mit unseren Kollegen in Mathematikern und Physikern daran zu arbeiten. In Raumfragen wie in anderen Bereichen glauben wir, dass eine Tragödie nicht unvermeidlich ist!


Wir danken Pierre Bernhard (INRIA Sophia-Antipolis Méditerranée) und Christophe Bonnal (CNES) herzlich für ihre Kommentare und Vorschläge.

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