Utrymmet blir trångt. Åldrande satelliter och rymdskräp trängs i låg omloppsbana om jorden, och uppskjutning av nya satelliter ökar kollisionsrisken. Det mest effektiva sättet att lösa problemet med rymdskräp, enligt en ny studie, är inte att fånga skräp eller ta bort gamla satelliter:det är en internationell överenskommelse om att ta ut operatörer "avgifter för användning av omloppsbana" för varje satellit som sätts i omloppsbana.

Avgifter för orbital användning skulle också öka rymdindustrins långsiktiga värde, sa ekonomen Matthew Burgess, en CIRES-stipendiat och medförfattare till den nya tidningen. Genom att minska framtida satellit- och skräpkollisionsrisken, en årlig avgift som stiger till cirka 235 USD, 000 per satellit skulle fyrdubbla satellitindustrins värde till 2040, han och hans kollegor avslutade i en tidning som publicerades i dag i Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Rymden är en gemensam resurs, men företag står inte för kostnaden som deras satelliter lägger på andra operatörer när de bestämmer sig för om de ska skjuta upp eller inte, sa Burgess, som också är biträdande professor i miljöstudier och en ansluten fakultetsmedlem i ekonomi vid University of Colorado Boulder. "Vi behöver en policy som låter satellitoperatörer direkt ta hänsyn till kostnaderna som deras uppskjutningar ålägger andra operatörer."

För närvarande, uppskattningsvis 20, 000 objekt – inklusive satelliter och rymdskräp – trängs i låg omloppsbana runt jorden. Det är den senaste Tragedy of the Commons, forskarna sa:Varje operatör skjuter upp fler och fler satelliter tills deras privata kollisionsrisk är lika med värdet av den kretsande satelliten.

Än så länge, föreslagna lösningar har främst varit tekniska eller administrativa, sa Akhil Rao, biträdande professor i ekonomi vid Middlebury College och tidningens huvudförfattare. Teknologiska korrigeringar inkluderar att ta bort rymdskräp från omloppsbana med nät, harpuner, eller lasrar. Att ta bort en satellit i slutet av dess liv är en ledningsfix.

I sista hand, tekniska eller administrativa lösningar som dessa kommer inte att lösa skräpproblemet eftersom de inte förändrar incitamenten för operatörerna. Till exempel, Att ta bort rymdskräp kan motivera operatörer att skjuta upp fler satelliter – ytterligare trängsel i låg omloppsbana om jorden, ökad kollisionsrisk, och höja kostnaderna. "Det här är ett incitamentproblem mer än ett ingenjörsproblem. Det viktiga är att få incitamenten rätt, " sa Rao.

Ett bättre förhållningssätt till problemet med rymdskräp, Rao och hans kollegor fann, är att införa en avgift för användning av omloppsbana – en skatt på satelliter i omloppsbana. "Det är inte detsamma som en lanseringsavgift, " sa Rao, "Launchavgifter i sig kan inte förmå operatörer att vända sina satelliter när det behövs, och det är inte uppskjutningen utan den kretsande satelliten som orsakar skadan."

Avgifter för användning av orbital kan vara direkta avgifter eller handelsbara tillstånd, och de kan också vara omloppsspecifika, eftersom satelliter i olika banor ger varierande kollisionsrisker. Viktigast av allt, avgiften för varje satellit skulle beräknas för att återspegla kostnaden för industrin att sätta en annan satellit i omloppsbana, inklusive beräknade nuvarande och framtida kostnader för ytterligare kollisionsrisk och produktion av rymdskräp – kostnader som operatörerna för närvarande inte tar med i sina uppskjutningar. "I vår modell, Det viktiga är att satellitoperatörer betalar kostnaden för kollisionsrisken som utsätts för andra operatörer, sa Daniel Kaffine, professor i ekonomi och RASEI-stipendiat vid University of Colorado Boulder och medförfattare till tidningen.

Och dessa avgifter skulle öka med tiden, för att ta hänsyn till det stigande värdet av renare banor. I forskarnas modell, den optimala avgiften skulle stiga med 14 procent per år, når ungefär $235, 000 per satellitår till 2040.

För en orbital-användningsavgift till jobbet, forskarna fann, alla länder som skjuter upp satelliter skulle behöva delta – det är ungefär ett dussin som skjuter upp satelliter på sina egna bärraketer och mer än 30 som äger satelliter. Dessutom, varje land skulle behöva ta ut samma avgift per enhet kollisionsrisk för varje satellit som går i omloppsbana, även om varje land kunde samla in intäkter separat. Länder använder liknande tillvägagångssätt redan i koldioxidskatter och fiskeförvaltning.

I den här studien, Rao och hans kollegor jämförde orbital-användningsavgifter med business as usual (det vill säga öppen tillgång till rymden) och till tekniska lösningar som att ta bort rymdskräp. De fann att avgifter för användning av omloppsbana tvingade operatörer att direkt väga det förväntade livstidsvärdet för sina satelliter mot kostnaden för industrin att sätta en annan satellit i omloppsbana och skapa ytterligare risker. I andra scenarier, operatörer hade fortfarande incitament att tävla ut i rymden, hoppas få ut lite värde innan det blir för trångt.

Med avgifter för användning av orbital, det långsiktiga värdet av satellitindustrin skulle öka från cirka 600 miljarder USD enligt business-as-usual-scenariot till cirka 3 biljoner USD, hittade forskare. Värdeökningen kommer från att minska kollisioner och kollisionsrelaterade kostnader, som att skjuta upp ersättningssatelliter.

Avgifter för användning av omloppsbana kan också hjälpa satellitoperatörer att komma före problemet med rymdskräp. "I andra sektorer, Att ta itu med allmänningens tragedi har ofta varit ett spel för att komma ikapp med betydande sociala kostnader. Men den relativt unga rymdindustrin kan undvika dessa kostnader innan de eskalerar, " sa Burgess.