观察｜某卫星突然太空解体，太空垃圾影响日益严重

这几天，太空发生了两起卫星解体事件，成为航天界的热议话题。

先是一颗美国代号为NOAA-17的退役气象卫星在太空解体，过了七八天后，一颗其他国家的现役卫星不明原因也在太空解体。

美国天军第18空间控制中队18日称，美国国家海洋和大气管理局(NOAA)一颗退役气象卫星于3月10日在轨道上解体，分裂成至少16块太空垃圾。

另一颗在太空解体的某卫星是现役卫星，才发射两年多，正值“当打之年”。这颗卫星解体后形成21块碎片，具体原因还在分析之中，还没有官方的说法。

有分析认为，两颗卫星先后解体，并不是巧合，考虑到某卫星与NOAA-17轨道非常近，可能是美国卫星解体后的碎片击中了某卫星，导致解体。此事发生后，卫星碰撞、太空垃圾等问题再次引发关注。

太空垃圾已经包围地球，对正常运行的航天器的影响越来越大。

太空“公地悲剧”日益凸显

还有两件“巧合”的事情值得一提，一是两起卫星解体事件发生后，3月24日，俄罗斯外交部官网发布消息称，23日俄美双方举行了视频会议，两国就确保太空领域安全的广泛问题交换了意见。具体商谈细节未公布。

二是3月22日，日本宇宙尺度公司（Astroscale）碎片主动清理服务技术验证任务下的两颗卫星“宇宙尺度送终服务-验证（ELSA-d）追逐星”和“ELSA-d目标星”由俄罗斯“联盟”运载火箭发射上天。

自1957年苏联发射人类第一颗人造卫星以来，被送入太空的航天器数量越来越多，现在，茫茫太空已经呈现出一番群“星”闪耀的景象。太空是全人类的共有资源。1967年生效的《外层空间条约》确立了太空“全球公地”的法律地位。根据条约，太空是人类的共有资源，太空探索和利用是全人类的事业，不管一国经济、科学发展水平如何，其都有和平探索和利用太空资源的平等权利。因此，只要具备经济和技术实力的国家都尝试进入太空，而那些不具备条件的国家也在千方百计利用太空。

自人类进入太空时代以来，有超过7000多颗航天器先后进入太空，在地球轨道上投放超过了2万吨的物体，并且这个数量仍处于不断增长的状态。全世界现役卫星在轨数量已经超过3900颗。其中美国现役在轨卫星数量已经超过2000颗，去年6月份的时候在轨卫星数量接近600颗，之后随着SpaceX公司“疯狂”发射“星链”卫星，数量猛增。

“星链”卫星发射，采用一箭多星方式。

在这种情况下，太空就出现了美国学者加勒特·哈丁所说的“公地悲剧”的现象，即每个“牧羊人”（在太空行为中指的是国家或非国家行为体）都想增加更多的“羊群”（航天器），以实现自身利益的最大化，但太空公地的面积是有限的，“牧羊人”不断增加“羊群”的举动导致太空公地的“草原”出现“沙化”，太空“公地悲剧”就此上演。

太空上演“公地悲剧”最直接的后果是太空“交通乱象”丛生。太空“交通乱象”首先表现为交通拥堵。根据美国国防部公布的信息，直径10厘米左右的太空物体的数量约为39000个，直径大于1厘米小于10厘米的太空物体大约50万个，加上7000多颗人类发射的卫星，地球近地轨道的太空早已被密密麻麻的太空物体包围，一些稀有的轨道布满了卫星，太空交通出现拥堵状况那就不足为奇了。

随着微小卫星的快速发展，尤其是近几年低轨道通信/互联网卫星发展尤为迅速，这些小尺寸的微小卫星短时间内被大量送往太空，让“太空拥堵”加剧。3月24日，SpaceX公司进行了“星链”低轨宽带星座的第23次专项组网发射，将 60颗“星链”卫星送入太空。目前，该公司已发射“星链”卫星总数为1385颗，大概有60颗失效，部分主动离轨。SpaceX公司大量发射“星链”卫星除了看重未来的商业前景，还有一个没有明说的目的是抢占低轨道资源。

如此多的“星链”卫星短时间内上天，负面影响不容忽视。其负面影响是影响其他航天器的安全，现在，太空没有专门的各国都服从的“交通管理机构”，虽然“星链”卫星失效后会主动离轨，但不排除由于技术原因无法主动离轨，那么就成为太空垃圾。现在，SpaceX公司只与美国国内的航天机构签订了避免碰撞协议。按照协议，在出现任何与NASA航天器近距离接近的情况时，太空探索公司将利用“星链”卫星的自主避撞功能来实施避让。这也意味着其对其他国家航天器还是有威胁的。除了卫星碰撞问题，如此多卫星（早期发射未做低亮度处理的卫星）还干扰了天文观测。SpaceX公司已经决定后批次“星链”卫星降低亮度，以期减小对天文观测的干扰。

NOAA-17卫星是美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的气象卫星。

太空“交通事故”不断上演

太空垃圾、航天器的增多也增加了太空“交通事故”的发生。太空物体运行速度非常快，即使1厘米的碎片撞击到航天器，也会给航天器带来灭顶之灾。由于太空物体日益增多，“太空交通”事故并不鲜见。1994年，一个火箭发动机上的碎片击中一颗名为“樱桃”的法国卫星，导致卫星偏离正常轨道。2009年，美国“铱星33”通信卫星与俄罗斯废弃多年的“宇宙2251号”在太空相撞，两颗卫星都粉身碎骨，这是人类历史上首次卫星之间的大相撞事件。

太空“交通事故”不但会使“肇事者”和“受害方”付出惨痛的代价，其后续影响还会波及其他的“无辜者”，因为碎片与碎片、航天器相撞会产生更多的碎片，这些碎片至少会在太空存留几十年甚至上百年，进一步加剧太空环境的恶化，极有可能导致更多太空“交通事故”的发生。

具体到此次美国卫星和某卫星解体事件，美国天军第18空间控制中队称，没有证据显示此次解体是由碰撞引起的。该卫星在2002年6月发射，设计工作寿命为3年，但服役了11年， 2013年4月正式宣布退役。美国国家海洋与大气管理局以及其它机构均未公布解体原因。不过，NOAA-17与发生解体的其它极地轨道卫星相似。包括美空军“国防气象卫星计划”（DMSP）下的两颗卫星DMSP-F13和DMSP-F12也分别于2015年2月和2016年10月解体。DMSP-F13报废原因是卫星蓄电池设计缺陷，而那项缺陷在其它DMSP卫星上也存在。因此，此次美国卫星解体原因可能也是电池设计缺陷，有可能发生了爆炸。

另一个解体的某卫星在2019年9月发射，卫星解体后形成21块碎片。根据数据显示，该卫星在北美太空防御司令部目录中的编号为44547，国际编号为2019-063A。该卫星主要用于大气海洋环境要素探测、空间环境探测、防灾减灾和科学实验等领域。卫星运行在780×785千米的太阳同步轨道，轨道倾角98.5度，而美国解体的NOAA-17卫星运行在800千米的太阳同步轨道，轨道倾角98.9度。从这些信息看，一些分析认为是美国卫星解体后的碎片击中了某卫星导致解体，并非一点道理都没有。

清理太空垃圾想象图。

不管什么原因，此次两颗卫星先后解体事件还是在提醒各国应合力解决太空垃圾、航天器碰撞等问题。现在多个大国都建立的太空垃圾监视系统，但除了有盟友之间，非盟友之间基本上处于“各扫自家门前雪”的状态，美国是世界上太空监视能力最强的国家，在现在环境下，与对手共享信息的可能性很低，但还是应该推动在联合国框架下加强这方面的合作，尤其是这几年微小卫星和商业火箭发射快速发展的当下，太空垃圾、航天器碰撞问题将日益凸出。除了在太空垃圾监视、航天发射方面加强沟通，太空垃圾清理也是有很大的合作空降。

此次，日本发射的太空垃圾清理试验卫星是一个很好的尝试。两星由该公司和英国萨里卫星技术公司共同建造。追逐星和目标星分别重175千克和17千克。追逐星上装有光学敏感仪器和抓捕机构，可借助目标星上带有光学标记的铁磁对接板实施抓捕。它能反复与目标星对接，然后再将其释放。两者发射时装在一起，入轨后先分开，最终会一同离轨。这是太空垃圾清理的一次有益尝试，未来如果广泛运用将有助太空垃圾减少。

目前，主流的清理技术包括电动系链系统移除技术、交会捕捉移除技术、喷射移除技术、激光主动移除技术、充气阻尼移除技术、太空拖网等。具体地说，就是通过太空拖网、“鱼叉”、风帆和机械臂等各种工具，将捕获到的太空垃圾拖回到地球大气层燃烧和分解。目前，对这种技术的一般要求是，成本要低，最好能一次发射处理尽量多的垃圾，并且不能产生更多的太空垃圾，废弃的大型航天器在再入大气层时须可控等。但总体上说，方法虽然不少，各国也上马了一些项目，但重视度还是不够，花钱少、效率高的清理方式还没实用化。