| 問題癥結(jié) |

“自進(jìn)入太空時(shí)代以來，人類對(duì)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(jìn)海里一樣?！卑⑺固亓_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(shí)施相關(guān)任務(wù)。

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(hào)”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(yù)計(jì)到2030年將增至6萬顆，其中就包括太空探索技術(shù)公司計(jì)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(huì)看到一串明亮的光點(diǎn)劃過天空。這些光點(diǎn)其實(shí)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(gè)巨型星座網(wǎng)絡(luò)，旨在向全球提供更快速的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。

目前，針對(duì)太空活動(dòng)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(xiǎn)且難以追蹤。美國衛(wèi)訊通信公司的全球事務(wù)與法規(guī)負(fù)責(zé)人約翰·詹卡說：“現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)很難觀測(cè)到這些碎片的具體位置和軌跡，衛(wèi)星因此無法及時(shí)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(hù)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(duì)整個(gè)太空環(huán)境構(gòu)成更大的威脅。太空運(yùn)營商很擔(dān)憂所謂的“凱斯勒效應(yīng)”，這是美國科學(xué)家唐納德·凱斯勒于1978年提出的理論。他認(rèn)為，隨著衛(wèi)星數(shù)量的增加，碰撞的概率也會(huì)隨之上升；一旦發(fā)生碰撞，就會(huì)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(jìn)一步產(chǎn)生更多的碎片。達(dá)到某個(gè)臨界點(diǎn)后，一次碰撞可能引發(fā)不可控的連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致整個(gè)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(dá)到臨界點(diǎn)，這些碎片將以不可控的速度不斷增加。若未能及時(shí)干預(yù)，我們將無奈地見證太空時(shí)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(jìn)入外太空?！蔽恼逻€指出，“不僅太空探索會(huì)驟然中止，就連導(dǎo)航系統(tǒng)、天氣預(yù)報(bào)、氣候監(jiān)測(cè)乃至衛(wèi)星寬帶都會(huì)遭到破壞?！?/p>

衛(wèi)星不僅數(shù)量在增加，尺寸也在變大，這同樣是個(gè)問題?！拔覀儼l(fā)射了成千上萬顆衛(wèi)星，越來越多的大型衛(wèi)星也進(jìn)入了近地軌道?！闭部ㄕf，“這種趨勢(shì)可能會(huì)帶來意想不到的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。”

那么，解決方案是什么？太空探索技術(shù)公司的對(duì)策是：主動(dòng)控制、自動(dòng)避讓、主動(dòng)銷毀。具體說來就是，動(dòng)態(tài)調(diào)整“星鏈”衛(wèi)星的軌道位置；利用自動(dòng)防撞系統(tǒng)讓衛(wèi)星作出快速反應(yīng)；當(dāng)衛(wèi)星失效或即將退役時(shí)，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(fēng)險(xiǎn)，但若只依賴這一種手段，依然無法徹底解決問題?！耙?yàn)樘窄h(huán)境是動(dòng)態(tài)的，存在誤差、擾動(dòng)和不確定性，你無法確定碰撞是否真的會(huì)發(fā)生?！庇习财疹D大學(xué)航天學(xué)教授休·劉易斯說。只要衛(wèi)星數(shù)量繼續(xù)增長，風(fēng)險(xiǎn)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(huì)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(cè)、軍事偵察等任務(wù)；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(cè)。衛(wèi)星使用特定的無線電頻段與地面站進(jìn)行通信，而這些頻譜資源是有限的。為了確保通信信號(hào)的穩(wěn)定，運(yùn)營商在發(fā)射衛(wèi)星前，必須向國際電信聯(lián)盟申請(qǐng)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?！泵绹菭I利組織安全世界基金會(huì)的項(xiàng)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(biāo)準(zhǔn)優(yōu)于行業(yè)普遍做法，其自動(dòng)防撞系統(tǒng)可獨(dú)立判斷風(fēng)險(xiǎn)并自主調(diào)整軌道。

“關(guān)鍵在于如何實(shí)現(xiàn)不同衛(wèi)星之間的協(xié)作。”克里斯坦森補(bǔ)充道，“比如，亞馬遜公司正在推進(jìn)‘柯伊伯計(jì)劃’，其他運(yùn)營商也準(zhǔn)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(yùn)營商能夠共享位置，彼此協(xié)調(diào)運(yùn)行，避免發(fā)生碰撞?！彼赋?，在全球范圍內(nèi)，缺乏一個(gè)統(tǒng)一的協(xié)調(diào)機(jī)制來管理各國和各企業(yè)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與太空活動(dòng)。在這種情況下，讓不同的衛(wèi)星運(yùn)營商自發(fā)地合作和共享數(shù)據(jù)是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。

“我們希望直接邁向最終目標(biāo)，而不是花10到30年走彎路?！钡厍蚺c太空可持續(xù)發(fā)展倡議的顧問委員會(huì)成員邁克爾·程說。他與其他非營利組織正積極推動(dòng)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(yùn)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(dān)任谷歌旗下通信公司阿利瑞亞的首席產(chǎn)品官。為增強(qiáng)通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，阿利瑞亞開發(fā)了一款名為“時(shí)空”的網(wǎng)絡(luò)編排工具。該工具可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)移動(dòng)天線的位置和方向，自動(dòng)追蹤衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)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(shí)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(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，太空活動(dòng)的整體效率將提高，成本將降低，同時(shí)還能促進(jìn)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(fù)建設(shè)，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(bào)廢時(shí)，會(huì)在大氣層中燒毀，這個(gè)過程可能對(duì)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(bào)》上的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，由于高溫燃燒，退役衛(wèi)星表面的材料會(huì)轉(zhuǎn)化為納米級(jí)氧化鋁顆粒，這些顆粒進(jìn)入大氣層后，可能在平流層中滯留數(shù)十年。它們會(huì)破壞臭氧分子，削弱臭氧層的厚度。

要實(shí)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(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)則和操作流程，讓全球的太空活動(dòng)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(dāng)前的太空環(huán)境比作20世紀(jì)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(dāng)時(shí)同樣缺乏系統(tǒng)的交通管理機(jī)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(jìn)一步開發(fā)“創(chuàng)新捕獲清理太空任務(wù)”項(xiàng)目。公司計(jì)劃使用配備機(jī)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(duì)太空環(huán)境的可持續(xù)性威脅，有人或許會(huì)建議徹底停止發(fā)射衛(wèi)星。但南安普頓大學(xué)的劉易斯教授認(rèn)為，太空服務(wù)已成為經(jīng)濟(jì)體系中的重要組成部分，終止發(fā)射并不現(xiàn)實(shí)。他提出了一個(gè)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(wù)？”

這一問題不僅關(guān)乎當(dāng)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?！?/p>

編輯：要媛