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太空成「世界最大垃圾场」:谁来「清扫」,谁来埋单?
新华澳报 11-30 16866

  有一群「鸽子」,它们曾是商业航太的明星,如今却变成了轨道上的「地雷」。2025年7月,中国科学院研究团队的一份研究报告指出,「鸽群」(Dove)卫星星座已有八成陨落,并将近地轨道变成一片危险的「雷区」。
  失控的「鸽群」,只是冰山一角。
  据欧洲航天局空间碎片办公室数据,截至2025年7月23日,地球轨道上有超过14500吨、数以亿计的碎片,正以超越子弹十倍的速度穿行在太空,「太空车祸」随时可能发生。地球人的头顶正以前所未有的速度,变成巨大「垃圾场」。
  空间碎片的不断增多,或许意味著一次偶然的撞击,就可能引发毁灭性的多米诺骨牌效应,最终让碎片彻底封锁地球轨道。
  太空失序的背后,「星链」等巨型星座还在疯狂「跑马圈地」,而目前维系太空秩序的规则却仍停留在上个世纪。在商业利益的「经济算盘」和国家间的「信任赤字」面前,国际「软法」显得苍白无力。
  失控的「鸽群」
  在太空盘旋的一群「鸽子」,可从数百公里外的太空,分辨出地面一辆汽车的轮廓。这就是美国Planet Labs公司运营的「鸽群」(Dove)卫星星座,每天、每时、每刻都在做的事情。Dove卫星由重约5kg的3U(10cm×10cm×30cm)立方星组成,以低成本、高频次观测的模式,每天更新一次全球遥感影像,实现对地观测。
  不过,今年7月,中国科学院软体研究所的一个研究团队发布文章指出,「鸽群星座已坠落超80%」,而且「正将宝贵的近地轨道变成一个危险的『雷区』」。
  中国科学院研究团队指出,截至2025年7月7日Planet Labs公司已发射662颗Dove卫星,其中已陨落536颗(80.97%),且当前在轨的126颗中,仅有101颗处于可用状态,主要分布在3个不同轨道面上。
  「鸽子」本身并没有「翅膀」。Dove卫星并未安装推力装置,而是利用大气阻力,通过增加或减小卫星的迎风面积改变运行速度,从而使得同一批次发射的卫星都能长期保持在同一轨道面上。
  这些没有「翅膀」的「鸽子」,就如同太空轨道上长期有效的「低成本小地雷」。
  「Dove星座数量较多,缺乏主动避碰能力,而且个头小、跟踪难度大。」南京大学天文与空间科学学院副教授汤靖师告诉南方周末记者,它还处于比较拥挤的轨道高度,其陨落过程中会经过两个载人空间站。
  「它们将在轨道上飘荡数年甚至数十年,成为其他航天器不得不规避的障碍。」中国科学院研究团队表示,「这种『发射后不管』的商业模式,实际上是将运营成本转嫁给了整个航太社区,以牺牲轨道安全为代价换取商业利益。」
  哈佛大学天文学家乔纳森·麦克道尔(Jonathan McDowell)表示,许多早期的Dove卫星都是从国际空间站(ISS)部署的。从国际空间站释放的卫星通常会迅速重新进入地球大气层,对其他航天器几乎不构成威胁,因为「在那个年代,比国际空间站更低的卫星很少」。
  但如今,地球轨道这条曾经空旷的「天路」,早已变得「车水马龙」。
  「近年来,随著众多低轨星座的迅猛部署,近地轨道的拥挤程度正在加剧。」汤靖师表示。
  在商业航太的浪潮下,巨型星座计划层出不穷。埃隆·马斯克的太空探索技术公司(SpaceX)公司计划发射4.2万颗「星链」(Starlink)卫星,以提供全球互联网服务。截至2025年8月,「星链」在轨卫星数量已发射超8000颗。
  其中坠毁的「星链」卫星也不少。2020至2024年期间,「星链」共坠落损失583颗卫星。国际宇航联空间运输委员会主席杨宇光指出,「星链」大部分离轨卫星是因为发现异常后主动离轨,而非完全失控。
  「如果在轨的航天器不能按照要求在任务后离轨,那么空间轨道拥挤程度将加剧、撞击风险也会大幅度上升。」国际宇航科学院通讯院士、深空探测实验室(天都实验室)高级专家龚自正告诉南方周末记者。
  事实上,「外空的碰撞事件是频发的。」龚自正指出,无论是航天器的撞击失效,还是空间站被迫规避空间碎片的情况,都已经成为常态。
  例如,2009年,美国商业卫星「铱星33号」就与俄罗斯废弃卫星「宇宙2251号」在西伯利亚上空789公里处高速相撞,导致两者彻底摧毁;中国云海一号02卫星(Yunhai-102)与1996年发射的Zenit-2火箭碎片发生了碰撞。
  据欧洲航天局空间碎片办公室统计数据,自1957年人类进入太空时代以来截至2025年7月23日,太空发生破裂、爆炸、碰撞导致碎片化的事件超过650次,产生了超过120万个1-10cm尺度的空间碎片。
  为了不与碎片相撞,航天器就不得不被迫实施机动规避。
  龚自正指出,国际空间站从建成至今已经被迫实施规避41次,平均每年规避2次。而每一次被迫实施的避让,都意味著燃料的消耗、科研任务的中断和空间站寿命的折损。
  世界最大「垃圾场」
  抬头望天,谁能想像头顶宁静的太空,或已是世界上最大的「垃圾场」?
  据欧洲航天局数据,截至2025年7月23日,地球轨道上所有航太物体的总品质已超过14500吨。据统计模型估算,在轨物体中大于10厘米的空间物体有54000个;在1厘米至10厘米之间的空间碎片物体约有120万个;在1毫米至1厘米的空间碎片物体约有1.4亿个。
  空间碎片主要源于人类自身的航太活动,包括废弃卫星和火箭残骸,卫星自爆、解体或者高速碰撞导致的碎片,反卫星试验和火箭发射残渣等。龚自正表示:「空间碎片的数量正逐年递增,已对航天器在轨安全运行构成严重威胁。」
  空间碎片最直接危害来自于高速碰撞。
  龚自正表示,在低轨空间碎片与航天器的平均撞击速度为10公里/秒,这么高的撞击速度,现有航太材料难以「扛得住」。一个厘米级的碎片看似不起眼,却足以摧毁整颗卫星;甚至毫米级的碎片,也能让卫星彻底瘫痪。
  中国科学院国家天文台研究员李春来在论文中表示,即使撞击没能使航天器破碎,但产生的层裂、绝缘击穿、泄露和变形也会降低航天器的性能或导致航天器部分甚至整体失效。
  例如,对电子设备壳体的简单碰撞会导致敏感电子设备严重退化;压力容器与空间碎片碰撞将导致泄漏或破裂,甚至产生更多新的碎片。即便航天器本体充分考虑了对空间碎片的防护,但也无法为暴露在外的太阳能电池板、通讯天线等装置筑起「铁壁铜墙」。
  比起单次撞击的火花,更大的危险还来自于碰撞产生的大量新碎片。这些新的碎片,可能会形成更多新的撞击,如多米诺骨牌般引发连锁反应。
  1978年,美国科学家唐纳德·J·凯斯勒(Donald J. Kessler)提出过一种理论假设,当在近地轨道上物体密度达到一定程度时,碰撞碎片将引发连锁碰撞,新碎片继续碰撞其他物体,最终导致轨道上布满碎片。
  学术界的共识是,一旦「凯斯勒灾难」发生,轨道将如「垃圾场」般瘫痪,人类数百年内将无法探索太空或利用卫星,「星辰大海」的梦想也将被锁死。
  「『凯斯勒灾难』发生的可能性正在不断增高。」龚自正表示,从2021年开始,人类进入空间轨位和频率资源争夺加剧的时代,航太活动长期可持续发展面临严重威胁。
  如今,太空卫星技术已深度嵌入全球公众日常生活,成为现代社会不可或缺的支柱。以全球定位系统(GPS)为例,这一依赖卫星网路的导航工具不仅指导亿万民众的日常出行、物流运输,还支撑导弹防御系统运行。
  中国的风云(FengYun)气象卫星同样发挥著重要作用,能够即时监测大气和灾害,提供精准天气数据,用于风暴预警、农业生产和气候变化应对,已为121个国家和地区提供支持,帮助减少灾害损失。
  「保障外空活动的长期可持续性,关系到全人类的共同命运。空间碎片的威胁具有普遍性,它不分国界、不分你我。」龚自正用玻璃房子来打比方:「在外太空制造垃圾,就如同在玻璃房子里互相扔石头,最终这些碎片会威胁到每一个人,没有任何一方能够幸免。」
  因此,对于空间碎片的治理,龚自正表示,这不只是简单的「清扫太空垃圾」或「减少碰撞」的技术层面的事,其本质是在捍卫人类文明的未来与持续发展的权利。
  「软法」难治空间碎片
  空间碎片治理,谁来「清扫」轨道,又该谁埋单?
  治理空间碎片,在技术层面的挑战并非不可逾越。龚自正指出,全球在碎片监测、预警、防护和主动清理等技术上已有相当深厚的积累。
  在预警方面,欧洲航天局2025年《太空环境报告》披露,已通过全球监视网路即时跟踪约4万个轨道物体,预警潜在碰撞,帮助卫星及时「闪躲」。
  而早在2005年3月初,中国科学院紫金山天文台就成立了「中国科学院空间目标与碎片观测研究中心」;2015年6月,国家航天局成立空间碎片监测与应用中心,为中国空间活动提供安全预警保障;2016年6月25日,我国「遨龙一号」空间碎片主动清理飞行器也随「长征七号」成功发射;2019年发射的「北理工一号」开展了空间碎片清除技术在轨验证。
  但是,「如同治理温室气体一样,空间碎片本身并不是单纯的技术问题。」汤靖师表示,在保障各方共同、合理利益的情况下,维护近地空间的长期可持续性,需要各方努力、持续推进。
  空间碎片治理的真正症结,在于缺乏国际合作的政治意愿与国际合作机制。
  龚自正认为,在当前全球政治分歧加剧、许多航太合作难以开展的背景下,空间碎片治理或许是唯一有望达成广泛共识的国际合作领域。「只要一个国家利用太空、在轨拥有卫星,它就是这个休戚与共的体系中的一员。」他说。
  目前,国际太空法基础是1967年的《外空条约》(Outer Space Treaty),该条约诞生于冷战时期,主要规范国家行为,对商业公司的约束力有限。
  此外,龚自正介绍,尽管从联合国外空委、国际机构间空间碎片协调委员会(IADC)到国际标准化组织(ISO)都出台了一系列减缓空间碎片的指南和标准。「但这些都是『软法』,是建议性、指导性的,而非强制性的『硬法』。」所以导致「规定」与「落实」之间存在巨大差距。
  经济「算盘」往往压倒了「软法」的指导原则。
  《联合国外空委空间碎片减缓指南》建议,航天器在任务结束后25年内离轨(如今部分国家已缩短至5年)。但对商业公司而言,如果一颗设计寿命仅5年的卫星到期后仍运转良好,继续让其在轨服务就能持续产生经济收益。「既然缺乏强制性惩罚措施,运营商自然倾向于追求利益最大化,而非主动离轨。」龚自正说。
  此外,太空碎片治理还面临「信任赤字」的问题。共用空间态势感知(SSA)数据是空间碎片治理的核心基础。然而,一国追踪微小碎片的能力,往往与其监视他国卫星乃至导弹的军事感知水准紧密相连,一旦透露这些数据和能力,无异于暴露国防底牌。
  在龚自正看来,现行「软性指南」未来将升级为强制「硬性标准」。「就好比汽车的尾气排放标准,不达标就不能上路。」
  「未来,航天器也将如此:没有自主机动规避能力、没有任务后离轨能力,就不允许发射;运载火箭在发射过程中产生碎片或在爆炸轨解体,将面临惩罚。」龚自正表示,「中国正加速向航太强国跃升,理应抓住这个历史机遇,推动国际空间碎片治理合作,为构建太空人类命运共同体贡献更多的中国智慧、中国方案、中国力量。」
  (刘佳伦/文)

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