這幾天，太空發(fā)生了兩起衛(wèi)星解體事件，成為航天界的熱議話題。

先是一顆美國代號為NOAA-17的退役氣象衛(wèi)星在太空解體，過了七八天后，一顆其他國家的現(xiàn)役衛(wèi)星不明原因也在太空解體。

美國天軍第18空間控制中隊(duì)18日稱，美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)一顆退役氣象衛(wèi)星于3月10日在軌道上解體，分裂成至少16塊太空垃圾。

另一顆在太空解體的某衛(wèi)星是現(xiàn)役衛(wèi)星，才發(fā)射兩年多，正值“當(dāng)打之年”。這顆衛(wèi)星解體后形成21塊碎片，具體原因還在分析之中，還沒有官方的說法。

有分析認(rèn)為，兩顆衛(wèi)星先后解體，并不是巧合，考慮到某衛(wèi)星與NOAA-17軌道非常近，可能是美國衛(wèi)星解體后的碎片擊中了某衛(wèi)星，導(dǎo)致解體。此事發(fā)生后，衛(wèi)星碰撞、太空垃圾等問題再次引發(fā)關(guān)注。

太空垃圾已經(jīng)包圍地球，對正常運(yùn)行的航天器的影響越來越大。

太空“公地悲劇”日益凸顯

還有兩件“巧合”的事情值得一提，一是兩起衛(wèi)星解體事件發(fā)生后，3月24日，俄羅斯外交部官網(wǎng)發(fā)布消息稱，23日俄美雙方舉行了視頻會議，兩國就確保太空領(lǐng)域安全的廣泛問題交換了意見。具體商談細(xì)節(jié)未公布。

二是3月22日，日本宇宙尺度公司（Astroscale）碎片主動清理服務(wù)技術(shù)驗(yàn)證任務(wù)下的兩顆衛(wèi)星“宇宙尺度送終服務(wù)-驗(yàn)證（ELSA-d）追逐星”和“ELSA-d目標(biāo)星”由俄羅斯“聯(lián)盟”運(yùn)載火箭發(fā)射上天。

自1957年蘇聯(lián)發(fā)射人類第一顆人造衛(wèi)星以來，被送入太空的航天器數(shù)量越來越多，現(xiàn)在，茫茫太空已經(jīng)呈現(xiàn)出一番群“星”閃耀的景象。太空是全人類的共有資源。1967年生效的《外層空間條約》確立了太空“全球公地”的法律地位。根據(jù)條約，太空是人類的共有資源，太空探索和利用是全人類的事業(yè)，不管一國經(jīng)濟(jì)、科學(xué)發(fā)展水平如何，其都有和平探索和利用太空資源的平等權(quán)利。因此，只要具備經(jīng)濟(jì)和技術(shù)實(shí)力的國家都嘗試進(jìn)入太空，而那些不具備條件的國家也在千方百計利用太空。

自人類進(jìn)入太空時代以來，有超過7000多顆航天器先后進(jìn)入太空，在地球軌道上投放超過了2萬噸的物體，并且這個數(shù)量仍處于不斷增長的狀態(tài)。全世界現(xiàn)役衛(wèi)星在軌數(shù)量已經(jīng)超過3900顆。其中美國現(xiàn)役在軌衛(wèi)星數(shù)量已經(jīng)超過2000顆，去年6月份的時候在軌衛(wèi)星數(shù)量接近600顆，之后隨著SpaceX公司“瘋狂”發(fā)射“星鏈”衛(wèi)星，數(shù)量猛增。

“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射，采用一箭多星方式。

在這種情況下，太空就出現(xiàn)了美國學(xué)者加勒特·哈丁所說的“公地悲劇”的現(xiàn)象，即每個“牧羊人”（在太空行為中指的是國家或非國家行為體）都想增加更多的“羊群”（航天器），以實(shí)現(xiàn)自身利益的最大化，但太空公地的面積是有限的，“牧羊人”不斷增加“羊群”的舉動導(dǎo)致太空公地的“草原”出現(xiàn)“沙化”，太空“公地悲劇”就此上演。

太空上演“公地悲劇”最直接的后果是太空“交通亂象”叢生。太空“交通亂象”首先表現(xiàn)為交通擁堵。根據(jù)美國國防部公布的信息，直徑10厘米左右的太空物體的數(shù)量約為39000個，直徑大于1厘米小于10厘米的太空物體大約50萬個，加上7000多顆人類發(fā)射的衛(wèi)星，地球近地軌道的太空早已被密密麻麻的太空物體包圍，一些稀有的軌道布滿了衛(wèi)星，太空交通出現(xiàn)擁堵狀況那就不足為奇了。

隨著微小衛(wèi)星的快速發(fā)展，尤其是近幾年低軌道通信/互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)展尤為迅速，這些小尺寸的微小衛(wèi)星短時間內(nèi)被大量送往太空，讓“太空擁堵”加劇。3月24日，SpaceX公司進(jìn)行了“星鏈”低軌寬帶星座的第23次專項(xiàng)組網(wǎng)發(fā)射，將 60顆“星鏈”衛(wèi)星送入太空。目前，該公司已發(fā)射“星鏈”衛(wèi)星總數(shù)為1385顆，大概有60顆失效，部分主動離軌。SpaceX公司大量發(fā)射“星鏈”衛(wèi)星除了看重未來的商業(yè)前景，還有一個沒有明說的目的是搶占低軌道資源。

如此多的“星鏈”衛(wèi)星短時間內(nèi)上天，負(fù)面影響不容忽視。其負(fù)面影響是影響其他航天器的安全，現(xiàn)在，太空沒有專門的各國都服從的“交通管理機(jī)構(gòu)”，雖然“星鏈”衛(wèi)星失效后會主動離軌，但不排除由于技術(shù)原因無法主動離軌，那么就成為太空垃圾。現(xiàn)在，SpaceX公司只與美國國內(nèi)的航天機(jī)構(gòu)簽訂了避免碰撞協(xié)議。按照協(xié)議，在出現(xiàn)任何與NASA航天器近距離接近的情況時，太空探索公司將利用“星鏈”衛(wèi)星的自主避撞功能來實(shí)施避讓。這也意味著其對其他國家航天器還是有威脅的。除了衛(wèi)星碰撞問題，如此多衛(wèi)星（早期發(fā)射未做低亮度處理的衛(wèi)星）還干擾了天文觀測。SpaceX公司已經(jīng)決定后批次“星鏈”衛(wèi)星降低亮度，以期減小對天文觀測的干擾。

NOAA-17衛(wèi)星是美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的氣象衛(wèi)星。

太空“交通事故”不斷上演

太空垃圾、航天器的增多也增加了太空“交通事故”的發(fā)生。太空物體運(yùn)行速度非常快，即使1厘米的碎片撞擊到航天器，也會給航天器帶來滅頂之災(zāi)。由于太空物體日益增多，“太空交通”事故并不鮮見。1994年，一個火箭發(fā)動機(jī)上的碎片擊中一顆名為“櫻桃”的法國衛(wèi)星，導(dǎo)致衛(wèi)星偏離正常軌道。2009年，美國“銥星33”通信衛(wèi)星與俄羅斯廢棄多年的“宇宙2251號”在太空相撞，兩顆衛(wèi)星都粉身碎骨，這是人類歷史上首次衛(wèi)星之間的大相撞事件。

太空“交通事故”不但會使“肇事者”和“受害方”付出慘痛的代價，其后續(xù)影響還會波及其他的“無辜者”，因?yàn)樗槠c碎片、航天器相撞會產(chǎn)生更多的碎片，這些碎片至少會在太空存留幾十年甚至上百年，進(jìn)一步加劇太空環(huán)境的惡化，極有可能導(dǎo)致更多太空“交通事故”的發(fā)生。

具體到此次美國衛(wèi)星和某衛(wèi)星解體事件，美國天軍第18空間控制中隊(duì)稱，沒有證據(jù)顯示此次解體是由碰撞引起的。該衛(wèi)星在2002年6月發(fā)射，設(shè)計工作壽命為3年，但服役了11年， 2013年4月正式宣布退役。美國國家海洋與大氣管理局以及其它機(jī)構(gòu)均未公布解體原因。不過，NOAA-17與發(fā)生解體的其它極地軌道衛(wèi)星相似。包括美空軍“國防氣象衛(wèi)星計劃”（DMSP）下的兩顆衛(wèi)星DMSP-F13和DMSP-F12也分別于2015年2月和2016年10月解體。DMSP-F13報廢原因是衛(wèi)星蓄電池設(shè)計缺陷，而那項(xiàng)缺陷在其它DMSP衛(wèi)星上也存在。因此，此次美國衛(wèi)星解體原因可能也是電池設(shè)計缺陷，有可能發(fā)生了爆炸。

另一個解體的某衛(wèi)星在2019年9月發(fā)射，衛(wèi)星解體后形成21塊碎片。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，該衛(wèi)星在北美太空防御司令部目錄中的編號為44547，國際編號為2019-063A。該衛(wèi)星主要用于大氣海洋環(huán)境要素探測、空間環(huán)境探測、防災(zāi)減災(zāi)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。衛(wèi)星運(yùn)行在780×785千米的太陽同步軌道，軌道傾角98.5度，而美國解體的NOAA-17衛(wèi)星運(yùn)行在800千米的太陽同步軌道，軌道傾角98.9度。從這些信息看，一些分析認(rèn)為是美國衛(wèi)星解體后的碎片擊中了某衛(wèi)星導(dǎo)致解體，并非一點(diǎn)道理都沒有。

清理太空垃圾想象圖。

不管什么原因，此次兩顆衛(wèi)星先后解體事件還是在提醒各國應(yīng)合力解決太空垃圾、航天器碰撞等問題。現(xiàn)在多個大國都建立的太空垃圾監(jiān)視系統(tǒng)，但除了有盟友之間，非盟友之間基本上處于“各掃自家門前雪”的狀態(tài)，美國是世界上太空監(jiān)視能力最強(qiáng)的國家，在現(xiàn)在環(huán)境下，與對手共享信息的可能性很低，但還是應(yīng)該推動在聯(lián)合國框架下加強(qiáng)這方面的合作，尤其是這幾年微小衛(wèi)星和商業(yè)火箭發(fā)射快速發(fā)展的當(dāng)下，太空垃圾、航天器碰撞問題將日益凸出。除了在太空垃圾監(jiān)視、航天發(fā)射方面加強(qiáng)溝通，太空垃圾清理也是有很大的合作空降。

此次，日本發(fā)射的太空垃圾清理試驗(yàn)衛(wèi)星是一個很好的嘗試。兩星由該公司和英國薩里衛(wèi)星技術(shù)公司共同建造。追逐星和目標(biāo)星分別重175千克和17千克。追逐星上裝有光學(xué)敏感儀器和抓捕機(jī)構(gòu)，可借助目標(biāo)星上帶有光學(xué)標(biāo)記的鐵磁對接板實(shí)施抓捕。它能反復(fù)與目標(biāo)星對接，然后再將其釋放。兩者發(fā)射時裝在一起，入軌后先分開，最終會一同離軌。這是太空垃圾清理的一次有益嘗試，未來如果廣泛運(yùn)用將有助太空垃圾減少。

目前，主流的清理技術(shù)包括電動系鏈系統(tǒng)移除技術(shù)、交會捕捉移除技術(shù)、噴射移除技術(shù)、激光主動移除技術(shù)、充氣阻尼移除技術(shù)、太空拖網(wǎng)等。具體地說，就是通過太空拖網(wǎng)、“魚叉”、風(fēng)帆和機(jī)械臂等各種工具，將捕獲到的太空垃圾拖回到地球大氣層燃燒和分解。目前，對這種技術(shù)的一般要求是，成本要低，最好能一次發(fā)射處理盡量多的垃圾，并且不能產(chǎn)生更多的太空垃圾，廢棄的大型航天器在再入大氣層時須可控等。但總體上說，方法雖然不少，各國也上馬了一些項(xiàng)目，但重視度還是不夠，花錢少、效率高的清理方式還沒實(shí)用化。