程 飛

　　| 問題癥結(jié) |

　　“自進入太空時代以來，人類對航天器和衛(wèi)星就存在一種‘用完即棄’的傾向，跟用完塑料丟進海里一樣。”阿斯特羅斯凱爾英國分公司董事總經(jīng)理尼克·謝夫表示。這家公司總部位于日本，致力于開發(fā)清除太空碎片的技術(shù)并實施相關(guān)任務。

　　將衛(wèi)星送入地球軌道曾經(jīng)是一件大事。不過，自1957年首顆人造衛(wèi)星“斯普特尼克1號”升空以來，航天技術(shù)逐漸成熟，發(fā)射衛(wèi)星的難度降低，成本也隨之下降，衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量因此飆升。截至2022年，全球在軌衛(wèi)星數(shù)量約有6000顆，預計到2030年將增至6萬顆，其中就包括太空探索技術(shù)公司計劃發(fā)射的4.2萬顆“星鏈”衛(wèi)星。

　　如今，在晴朗的夜晚，如果你抬頭望天，或許會看到一串明亮的光點劃過天空。這些光點其實是“星鏈”衛(wèi)星。它們按照特定的排列方式分布，構(gòu)成了一個巨型星座網(wǎng)絡，旨在向全球提供更快速的互聯(lián)網(wǎng)接入服務。

　　目前，針對太空活動的法律法規(guī)仍較為零散?，F(xiàn)行的主要國際法律是《外層空間條約》，該條約于1967年通過，距今已有50多年。

　　現(xiàn)在，地球軌道上堆滿了太空垃圾。根據(jù)歐洲航天局2022年9月的數(shù)據(jù)，直徑超過10厘米的太空碎片約有3.7萬件，直徑在1到10厘米之間的碎片則超過100萬件。這些碎片極其危險且難以追蹤。美國衛(wèi)訊通信公司的全球事務與法規(guī)負責人約翰·詹卡說：“現(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)很難觀測到這些碎片的具體位置和軌跡，衛(wèi)星因此無法及時躲避。而且，目前的技術(shù)手段也無法為衛(wèi)星提供有效的防護裝置。”

　　太空碎片不僅是單顆衛(wèi)星或航天器的安全隱患，還可能對整個太空環(huán)境構(gòu)成更大的威脅。太空運營商很擔憂所謂的“凱斯勒效應”，這是美國科學家唐納德·凱斯勒于1978年提出的理論。他認為，隨著衛(wèi)星數(shù)量的增加，碰撞的概率也會隨之上升；一旦發(fā)生碰撞，就會產(chǎn)生碎片，而這些碎片又可能與其他衛(wèi)星發(fā)生碰撞，進一步產(chǎn)生更多的碎片。達到某個臨界點后，一次碰撞可能引發(fā)不可控的連鎖反應，導致整個軌道癱瘓。

　　衛(wèi)訊公司在2022年發(fā)表的一篇綜述性文章中描述了這一情景：“如果太空碎片的數(shù)量達到臨界點，這些碎片將以不可控的速度不斷增加。若未能及時干預，我們將無奈地見證太空時代的終結(jié)，人類被困于地球之上，被自己制造的垃圾包圍，無法再輕易進入外太空。”文章還指出，“不僅太空探索會驟然中止，就連導航系統(tǒng)、天氣預報、氣候監(jiān)測乃至衛(wèi)星寬帶都會遭到破壞。”

　　衛(wèi)星不僅數(shù)量在增加，尺寸也在變大，這同樣是個問題。“我們發(fā)射了成千上萬顆衛(wèi)星，越來越多的大型衛(wèi)星也進入了近地軌道。”詹卡說，“這種趨勢可能會帶來意想不到的碰撞風險。”

　　那么，解決方案是什么？太空探索技術(shù)公司的對策是：主動控制、自動避讓、主動銷毀。具體說來就是，動態(tài)調(diào)整“星鏈”衛(wèi)星的軌道位置；利用自動防撞系統(tǒng)讓衛(wèi)星作出快速反應；當衛(wèi)星失效或即將退役時，啟用“離軌”程序?qū)⑵渫齐x近地軌道。

　　雖然操控衛(wèi)星有助于降低碰撞風險，但若只依賴這一種手段，依然無法徹底解決問題。“因為太空環(huán)境是動態(tài)的，存在誤差、擾動和不確定性，你無法確定碰撞是否真的會發(fā)生。”英國南安普頓大學航天學教授休·劉易斯說。只要衛(wèi)星數(shù)量繼續(xù)增長，風險就必然存在。

　　| 協(xié)作處理 |

　　用途不同，衛(wèi)星所處的軌道高度也會不同。比如，近地軌道衛(wèi)星距離地表約160至2000公里，適用于地球觀測、軍事偵察等任務；而高地球軌道衛(wèi)星距離地表約3.6萬公里，更適合天氣監(jiān)測。衛(wèi)星使用特定的無線電頻段與地面站進行通信，而這些頻譜資源是有限的。為了確保通信信號的穩(wěn)定，運營商在發(fā)射衛(wèi)星前，必須向國際電信聯(lián)盟申請使用這些資源的權(quán)利。

　　“總體而言，‘星鏈’在規(guī)避碰撞方面的表現(xiàn)優(yōu)于大多數(shù)其他衛(wèi)星。”美國非營利組織安全世界基金會的項目規(guī)劃主任伊恩·克里斯坦森表示。他提到，“星鏈”采用的規(guī)避標準優(yōu)于行業(yè)普遍做法，其自動防撞系統(tǒng)可獨立判斷風險并自主調(diào)整軌道。

　　“關(guān)鍵在于如何實現(xiàn)不同衛(wèi)星之間的協(xié)作。”克里斯坦森補充道，“比如，亞馬遜公司正在推進‘柯伊伯計劃’，其他運營商也準備在近地軌道部署大量衛(wèi)星。我們需要找到辦法，確保各衛(wèi)星運營商能夠共享位置，彼此協(xié)調(diào)運行，避免發(fā)生碰撞。”他指出，在全球范圍內(nèi)，缺乏一個統(tǒng)一的協(xié)調(diào)機制來管理各國和各企業(yè)的衛(wèi)星網(wǎng)絡與太空活動。在這種情況下，讓不同的衛(wèi)星運營商自發(fā)地合作和共享數(shù)據(jù)是一項巨大的挑戰(zhàn)。

　　“我們希望直接邁向最終目標，而不是花10到30年走彎路。”地球與太空可持續(xù)發(fā)展倡議的顧問委員會成員邁克爾·程說。他與其他非營利組織正積極推動航天工業(yè)開發(fā)“互操作”系統(tǒng)，目的是讓不同的衛(wèi)星運營商采用統(tǒng)一的硬件、軟件和通信協(xié)議，使不同衛(wèi)星能夠互相兼容、共享位置并協(xié)同調(diào)整軌道。

　　邁克爾·程還擔任谷歌旗下通信公司阿利瑞亞的首席產(chǎn)品官。為增強通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，阿利瑞亞開發(fā)了一款名為“時空”的網(wǎng)絡編排工具。該工具可實時監(jiān)測移動天線的位置和方向，自動追蹤衛(wèi)星的運動軌跡，并在多顆衛(wèi)星之間尋找最佳通信路徑，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B續(xù)性，必要時還能切換到更優(yōu)的連接線路。

　　如果太空系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享和設計標準化，太空活動的整體效率將提高，成本將降低，同時還能促進太空的可持續(xù)發(fā)展。通過這些措施，我們可以減少發(fā)射到太空的衛(wèi)星數(shù)量，避免不必要的重復建設，緩解太空軌道的擁堵，并減少太空垃圾的產(chǎn)生。

　　邁克爾·程還提到，未來的巨型星座衛(wèi)星（如“星鏈”）在退役或報廢時，會在大氣層中燒毀，這個過程可能對地球的臭氧層構(gòu)成新的威脅。2024年發(fā)表在《地球物理研究快報》上的一項研究發(fā)現(xiàn)，由于高溫燃燒，退役衛(wèi)星表面的材料會轉(zhuǎn)化為納米級氧化鋁顆粒，這些顆粒進入大氣層后，可能在平流層中滯留數(shù)十年。它們會破壞臭氧分子，削弱臭氧層的厚度。

　　要實現(xiàn)太空的可持續(xù)發(fā)展，就必須在某些關(guān)鍵領(lǐng)域建立標準化的規(guī)則和操作流程，讓全球的太空活動更加統(tǒng)一和可控。阿斯特羅斯凱爾公司的首席執(zhí)行官岡田光信曾將當前的太空環(huán)境比作20世紀初的公路交通狀況：隨著汽車數(shù)量的激增，交通變得擁堵，事故增多，當時同樣缺乏系統(tǒng)的交通管理機制。

　　2024年9月，阿斯特羅斯凱爾公司獲得了英國航天局提供的數(shù)百萬美元合同資金，用于進一步開發(fā)“創(chuàng)新捕獲清理太空任務”項目。公司計劃使用配備機械臂的航天器來清除軌道上的廢棄衛(wèi)星和太空碎片。

　　面對太空環(huán)境的可持續(xù)性威脅，有人或許會建議徹底停止發(fā)射衛(wèi)星。但南安普頓大學的劉易斯教授認為，太空服務已成為經(jīng)濟體系中的重要組成部分，終止發(fā)射并不現(xiàn)實。他提出了一個關(guān)鍵問題：“如何在確保太空環(huán)境不受污染的前提下，繼續(xù)利用衛(wèi)星和太空技術(shù)為人類服務？”

　　這一問題不僅關(guān)乎當下，更關(guān)乎未來。劉易斯說：“我們要為后代留下一份‘太空遺產(chǎn)’，讓未來的人類也能安全地使用太空資源。”

　　編輯：要媛

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