電影《地心引力》開頭有這樣一幕：國際空間站突遭一場“碎片雨”襲擊。密集的“碎片雨”不僅把國際空間站撞得七零八落，還造成多名宇航員命喪太空，將空間碎片的危害直觀地呈現(xiàn)在觀眾眼前。
這樣的“太空驚魂”并非毫無科學(xué)依據(jù)。前不久，神舟二十號飛船因疑似遭空間微小碎片撞擊而推遲返回。出于安全考慮，三名航天員最終“改簽”神舟二十一號飛船返回地球。這次事件再次將空間碎片的危害拉回大眾視野。
空間碎片，又稱太空垃圾，泛指所有在軌運(yùn)行或再入大氣層的無法繼續(xù)工作的人造物體。當(dāng)前，到底有多少空間碎片？碰撞風(fēng)險有多大？治理存在哪些痛點(diǎn)？如何應(yīng)對這些挑戰(zhàn)？科技日報記者進(jìn)行了深入采訪。
多重危害漸顯
兩年前的一天，加拿大天文學(xué)家薩曼莎·勞勒收到一封問詢電子郵件，內(nèi)容是在離她不遠(yuǎn)處的一塊農(nóng)田里出現(xiàn)了疑似空間碎片。于是，勞勒向素有“太空偵探”之稱的美國天體物理學(xué)家喬納森·麥克道威爾確認(rèn)。
“軌跡對得上！時間對得上！地點(diǎn)對得上！外形對得上！”麥克道威爾告訴科技日報記者，他很快回復(fù)勞勒：沒錯，這就是源自美國太空技術(shù)探索公司（SpaceX）龍飛船的空間碎片。
后續(xù)進(jìn)展也印證了麥克道威爾的判斷。一番操作后，SpaceX的兩名工作人員悄悄用一輛卡車把碎片拉走了。
除加拿大外，近年來不幸被空間碎片“砸中”的國家還包括美國、澳大利亞、波蘭、印度等。
除了對居民人身和財產(chǎn)安全產(chǎn)生影響外，空間碎片對民航業(yè)的影響也日益顯現(xiàn)。
去年1月16日，美國捷藍(lán)航空一架飛機(jī)在飛往波多黎各途中，突然被空管告知前方有危險空域，因?yàn)橛龅搅薙paceX星艦爆炸后產(chǎn)生的“碎片雨”。雖然此次“碎片驚魂”最后有驚無險，但靠僥幸過關(guān)，其實(shí)就是在賭運(yùn)氣。
僅去年一年，SpaceX的5次星艦發(fā)射就有3次意外發(fā)生“爆炸”，其中2次在繁忙空域產(chǎn)生大量碎片。去年3月的一次爆炸產(chǎn)生的“碎片雨”，導(dǎo)致約240架次航班受到干擾，迫使28架飛機(jī)緊急改道。
當(dāng)然，受影響最大的還是在軌航天器及宇航員。
“對在軌空間資產(chǎn)及人員來說，空間碎片堪稱‘太空殺手’，帶來的危害更加直接。一旦發(fā)生碰撞，會對衛(wèi)星造成破壞，甚至對航天員生命產(chǎn)生威脅?！蔽鞅惫I(yè)大學(xué)教授、原國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）航天航空領(lǐng)域?qū)＜医M組長袁建平向記者表示。
在低地軌道，空間碎片撞擊航天器的平均相對速度約為10公里/秒，一顆黃豆大小的碎片，其撞擊動能相當(dāng)于一顆手榴彈爆炸。
2024年6月，一顆俄羅斯衛(wèi)星在軌道上突然解體，產(chǎn)生100多塊碎片。由于碎片距離國際空間站較近，宇航員不得不緊急進(jìn)入載人飛船避險待命約一小時。
數(shù)量不斷增加
歐洲空間局（ESA）的最新數(shù)據(jù)顯示，尺寸大于10厘米的空間物體約有5.4萬個，其中包括約9300個有效載荷；尺寸在1厘米至10厘米之間的空間碎片約有120萬個；尺寸在1毫米至1厘米之間的空間碎片約有1.4億個。
“自我涉足這一領(lǐng)域以來，空間碎片數(shù)量一直在不斷增長。當(dāng)前，可被追蹤到的空間碎片數(shù)量約有4.5萬個。”ESA空間安全計劃辦公室主任霍爾格·克拉格告訴記者，空間碎片問題正變得越來越嚴(yán)重，他的同事時不時要對ESA在軌航天器執(zhí)行避碰操作，且操作越來越頻繁。
“隨著衛(wèi)星的激增，有害干擾案例也會激增，這可能影響航天飛行任務(wù)并導(dǎo)致操作故障，從而產(chǎn)生新的碎片?！眹H電信聯(lián)盟在發(fā)給記者的書面回復(fù)中指出。
能被追蹤到的空間碎片只是“冰山一角”，更多的是那些尚無法被追蹤和識別來源的微小碎片，其危害同樣不容小覷。
“看得見的還能躲躲，看不見的才是防不勝防?！毙菆D測控高級副總裁羅丹告訴記者，真正致命的“刺客”往往是那些微小碎片。
更令人揪心的是，碎片在空間軌道的密度達(dá)到一定程度后，將觸發(fā)多米諾骨牌般的級聯(lián)碰撞，進(jìn)而催生自我維持的碎片帶。
“空間碎片數(shù)量的增長速度超出我們預(yù)期。”泰國地理信息與空間技術(shù)發(fā)展局空間技術(shù)研究中心主任西提蓬·昌努辛向記者表示，雖然很難預(yù)測具體什么時候會形成嚴(yán)重的碎片帶，但若不積極應(yīng)對，這一天一定會到來。
碰撞風(fēng)險加劇
空間碎片不斷增長，航天發(fā)射活動日益頻繁是原因之一。隨之而來的，是軌道碰撞風(fēng)險的逐漸增加。
數(shù)據(jù)顯示，2025年，全球太空發(fā)射活動再創(chuàng)新高，各國共進(jìn)行329次軌道發(fā)射嘗試活動，部署了4522顆衛(wèi)星。
“10年前，我們只有1000多顆在軌活躍衛(wèi)星?，F(xiàn)在，我們有1萬多顆。10年后，我們可能有100多萬顆。”麥克道威爾認(rèn)為，當(dāng)前全球航天活動正進(jìn)入商業(yè)化高速擴(kuò)張、巨型星座主導(dǎo)的全新時代。
“盡管太空無垠，但適合衛(wèi)星運(yùn)行、具有高實(shí)用價值的特定軌道資源極其有限，且正變得日益擁擠?！痹ㄆ浇榻B，以低軌為例，低軌商業(yè)衛(wèi)星壽命通常僅有5年，這意味著在低軌巨型星座風(fēng)行的當(dāng)下，每年都有成千甚至上萬顆衛(wèi)星壽命到期。這些衛(wèi)星退役后，還需要數(shù)年才能在大氣層中完全焚燒。這段時間，大量衛(wèi)星的無控漂浮，會讓低軌環(huán)境面臨的碰撞風(fēng)險越來越大。
巨型星座的狂飆突進(jìn)，將本已處于高位的近地軌道避碰壓力，加速推向極限邊緣。
數(shù)據(jù)顯示，2025年，“星鏈”衛(wèi)星執(zhí)行了約30萬次避碰機(jī)動，比上一年增加約50%。
“無論是整體避碰次數(shù)，還是增加比例，都是很高的數(shù)字?！绷_丹提醒，現(xiàn)在很多衛(wèi)星都在執(zhí)行避碰機(jī)動，但如果相互不告知，就容易出問題。
去年12月，中美兩顆衛(wèi)星就曾發(fā)生近距離交會事件。當(dāng)時，在560公里軌道高度上，一顆“星鏈”衛(wèi)星與一顆中國衛(wèi)星最近距離僅約200米。
“這很令人擔(dān)心。想象一下，如果在軌衛(wèi)星數(shù)量再增加100倍，這些巨型星座如何保持安全運(yùn)行將是巨大挑戰(zhàn)?！丙溈说劳栒f，盡管SpaceX聲稱技術(shù)上沒問題，但目前空間狀況尚未被完全掌握，一旦衛(wèi)星相撞，情況會變得非常糟糕。
“SpaceX最近提出的‘百萬星’星座是一個‘瘋狂’的計劃?！泵绹祗w動力學(xué)家、德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校教授莫里巴·賈赫向記者表示，雖然外層空間可以容納百萬顆衛(wèi)星，但在當(dāng)前的技術(shù)和治理水平下，“百萬星”星座部署對軌道環(huán)境來說是無法承受之重。
治理規(guī)則滯后
“個別國家的商業(yè)衛(wèi)星星座肆意擴(kuò)張，缺乏有效監(jiān)管，帶來顯著安全挑戰(zhàn)?！敝袊碓谌ツ?2月29日舉行的安理會阿里亞模式會議上指出，“前不久，一顆‘星鏈’衛(wèi)星發(fā)生解體，產(chǎn)生100多枚碎片。這對一些不具備控軌能力、缺少空間態(tài)勢感知能力和反應(yīng)時間的發(fā)展中國家航天器而言，無疑是巨大風(fēng)險?！?/p>
這顆“星鏈”衛(wèi)星于2025年12月17日在約418公里的軌道高度發(fā)生異常。SpaceX隨后發(fā)布聲明稱，這顆衛(wèi)星發(fā)生異常時所處的軌道低于國際空間站所在的軌道，不會對國際空間站及其宇航員構(gòu)成風(fēng)險。
然而，對于中國空間站的潛在風(fēng)險，SpaceX的這份聲明卻只字未提，美國官方后續(xù)也沒有發(fā)布相關(guān)評估和聲明。
有國際觀察人士對這種不透明的做法直言不諱地提出批評。在日益擁擠的軌道環(huán)境下，信息披露的全面透明對于確立國際行為準(zhǔn)則至關(guān)重要。
這一案例也凸顯出空間碎片國際治理的短板?！澳憧赡芟胂蟛坏剑?dāng)前空間活動的法律基石還是冷戰(zhàn)時期達(dá)成的《外空條約》，距今已有近60年歷史?！丙溈说劳柼寡?，當(dāng)時全球真正具備獨(dú)立航天能力的國家僅有美國和蘇聯(lián)。
“《外空條約》只有寥寥數(shù)頁，根本沒提空間碎片和空間交通管理問題?！笨死癖硎?，當(dāng)前的國際空間治理法規(guī)已明顯滯后于軌道空間發(fā)展現(xiàn)實(shí)，既沒有規(guī)定一個軌道能容納多少衛(wèi)星，也沒有確定空間軌道行為準(zhǔn)則。
“即使一個空間物體在軌道上已經(jīng)成為‘僵尸’很多年，其主權(quán)仍屬于發(fā)射國。”歐洲清潔空間公司（ClearSpace）首席執(zhí)行官呂克·皮蓋向記者表示，“即便在技術(shù)上，我們可以把它清理掉，但沒有明確授權(quán)，是無法進(jìn)行清理的?！?/p>
目前，尚無專門針對空間碎片的硬性國際法律出臺，只有一些軟性的國際準(zhǔn)則和指南。
“雖然這些指南和準(zhǔn)則并無強(qiáng)制約束力，但有總比沒有要好?！辈帘硎?，先從容易達(dá)成共識的技術(shù)指南著手，再逐步推動國內(nèi)以及國際法規(guī)的達(dá)成，不失為一條可行路徑。
共尋應(yīng)對之道
國際電信聯(lián)盟指出，空間碎片治理面臨的主要挑戰(zhàn)，包括迅速加劇的軌道擁塞、缺乏具有約束力的全球碎片管理規(guī)則、天文和無線電業(yè)務(wù)面臨的風(fēng)險上升、復(fù)雜的地球靜止軌道/非地球靜止軌道協(xié)調(diào)等。
“機(jī)制上，空間碎片治理的一大挑戰(zhàn)就是缺乏協(xié)調(diào)，信息碎片化，數(shù)據(jù)缺乏共享，相互缺乏信任?！丙溈说劳柋硎荆@種局面必須改變，亟需建立一個“空間交通協(xié)調(diào)中心”。
技術(shù)上，清理空間碎片同樣面臨不小挑戰(zhàn)?！跋胂笠幌拢阋谲壍郎献ト∫慌_洗衣機(jī)。它正以每分鐘數(shù)轉(zhuǎn)的速度翻滾，而你抓它時既不能用力過猛，又不能產(chǎn)生新的碎片，這就是技術(shù)難點(diǎn)所在。”皮蓋建議，“我們應(yīng)該在設(shè)計衛(wèi)星時就考慮如何才能讓它體面地退役，避免產(chǎn)生新的碎片，并著手清理軌道中已有的那些大塊頭、高風(fēng)險物體。
“有意思的是，當(dāng)前空間碎片清理的許多創(chuàng)意都與捕魚策略有異曲同工之妙?！辟Z赫介紹，代表性技術(shù)路線包括柔性網(wǎng)捕、魚叉捕獲、機(jī)械臂抓取等。
目前，空間碎片清理技術(shù)基本上還處于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和技術(shù)示范階段，尚未形成大規(guī)模、低成本的商業(yè)化應(yīng)用。
“現(xiàn)階段，空間碎片清理成本太高，再加上缺乏監(jiān)管強(qiáng)制約束，鮮有公司主動買單?！遍_運(yùn)集團(tuán)董事長亢瑞卿坦言，當(dāng)務(wù)之急是補(bǔ)齊相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施短板，加強(qiáng)空間碎片監(jiān)測、空間態(tài)勢感知和空間交通管理等領(lǐng)域的能力建設(shè)。
“誰產(chǎn)生的碎片，誰負(fù)責(zé)清理！大量新興商業(yè)公司的出現(xiàn)將推動‘即時清理’的實(shí)現(xiàn)，為此我們要做好技術(shù)準(zhǔn)備?！痹ㄆ筋A(yù)測，未來，空間在軌服務(wù)將成為行業(yè)剛需?？臻g軌道上將出現(xiàn)“衛(wèi)星4S店”，提供在軌維修、燃料加注及壽命延長等服務(wù)。
截至目前，全球已有上百家商業(yè)公司進(jìn)軍在軌服務(wù)市場，包括開運(yùn)集團(tuán)、星圖測控、三垣航天、ClearSpace等。
“解決空間碎片問題，應(yīng)摒棄當(dāng)前的‘一次性衛(wèi)星’模式，大力發(fā)展太空循環(huán)經(jīng)濟(jì)?！辟Z赫說，未來，太空將出現(xiàn)“在軌回收站”，對退役衛(wèi)星進(jìn)行回收再利用。
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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