摘要:当神舟二十号航天员在400公里高空为空间站安装完最后一批碎片防护装置时,距离地球表面700-1000公里的近地轨道(LEO)上,34个俄罗斯废弃火箭残骸、10个中国遗留航天器正以11公里/秒的速度高速穿梭。悉尼国际宇航大会最新研究显示,这些服役超25年的太空垃
当神舟二十号航天员在400公里高空为空间站安装完最后一批碎片防护装置时,距离地球表面700-1000公里的近地轨道(LEO)上,34个俄罗斯废弃火箭残骸、10个中国遗留航天器正以11公里/秒的速度高速穿梭。悉尼国际宇航大会最新研究显示,这些服役超25年的太空垃圾中,仅清除排名前50的高危物体,就能将近地轨道灾难性碰撞风险降低50%——而更紧迫的是,2024年以来新增的26个超期滞留火箭上面级中,中国占了21个。
轨道生死线:50个“不定时炸弹”锁定高危区
近地轨道早已不是净土。数据显示,当前地球轨道上尺寸超1毫米的太空碎片已达1亿个 ,其中700-1000公里高度的区域堪称“死亡地带”:这里是卫星密集运行的黄金轨道,碎片以11公里/秒的速度碰撞时,其冲击力相当于同等质量的TNT炸药爆炸。悉尼大会披露的论文精准锁定了50个“碎片连锁反应触发器”,它们正是引发凯斯勒综合征的最大隐患——一旦其中一个发生碰撞,产生的碎片会撞击更多航天器,最终形成无法穿越的“轨道壁垒”。
这50个高危物体的构成极具代表性:88%是火箭残骸,76%诞生于上世纪,俄罗斯/苏联以34个占据主导,中国有10个上榜,美国、欧洲和日本分别占3个、2个和1个。俄罗斯的SL-16和SL-8火箭残骸是“重灾区”,而欧洲Envisat卫星、日本H-II火箭残骸也跻身前十风险榜。更关键的是,这些物体普遍质量大、轨道高,仅移除排名前十的高危碎片,就能让轨道风险下降30%,其威胁程度可见一斑。
对普通人而言,轨道碎片的威胁并非遥不可及。卫星导航、气象预报、应急通信等日常服务均依赖在轨卫星,一旦发生大规模碎片碰撞,手机定位可能偏差公里级,台风预警时效会缩短数小时,甚至救灾通信会彻底中断。2009年美国铱星与俄罗斯报废卫星的碰撞事件已敲响警钟,那次事故产生了1000多块可追踪碎片,至今仍在威胁轨道安全。
新危机爆发:中国星座扩张下的残骸困局
国际机构间空间碎片协调委员会(IADC)早有明文建议:发射实体需确保遗留碎片25年内自然再入大气层。美国和欧洲更是通过立法强制企业采用低空运行或主动离轨技术,但2024年的轨道监测数据却显示,这一准则正被严重突破。
自2024年1月起,全球已有26个火箭上面级被遗弃在长寿命轨道,这些物体将在太空停留超25年。令人揪心的是,中国贡献了其中的21个,其余来自美国(2个)、俄罗斯(1个)、印度(1个)和伊朗(1个)。这一数据与中国正在加速推进的星座计划密切相关——随着“国网”和“千帆星座”的部署提速,仅2025年1月“千帆星座”第四批发射就将在轨卫星数量增至72颗 ,而过去21个月,中国发射的火箭上面级平均质量已超4吨。
更值得关注的是技术能力与实际操作的反差。公开信息显示,中国并非不具备主动离轨技术:2024年12月,长征二号丁火箭搭载的“远征三号”上面级完成任务后,成功实现主动离轨。这种具备21次重复启动能力的“太空巴士”,能精准完成多轨道部署并自行销毁,长征五号的YZ-2上面级同样拥有类似功能。但现实是,在“国网”和“千帆星座”的发射中,已有9个上面级超期滞留,专家测算若按当前发射频率推进,未来几年这类超期残骸将突破100个。
一组更触目惊心的数据是:自2000年以来,中国在长寿命轨道上积累的废弃火箭质量,已超过世界其他地区的总和。这与中国航天的快速发展形成鲜明对比——既要成为航天大国,更需承担起轨道环保的责任,如何平衡发展速度与空间可持续性,已成为无法回避的课题。
全球竞速:碎片清除技术的中国突围与国际实践
面对日益严峻的轨道环境,主动碎片清除(ADR)成为各国竞争的新赛道。这种通过专用航天器捕获废弃物体并引导其再入大气层的技术,被视作守护太空的最后防线,但其商业化落地仍面临资金与技术的双重考验。
国际上已率先迈出实质性步伐。日本Astroscale公司2024年成功完成突破性演示:其ADRAS-J卫星在600公里轨道上接近至H2A火箭残骸15米处,精准拍摄其状态并安全脱离。该公司已获得日本政府132亿日元资助,计划2027年发射捕获卫星,将这枚3吨重的残骸送入大气层焚毁。英国则在2025年7月宣布投入7.3亿元人民币,启动首个自主ADR任务,预计2028年底前发射机器人航天器清除失效卫星 。
中国在碎片清除领域也并非空白。神舟二十号乘组安装的空间站碎片防护装置,采用了新型抗冲击材料与优化安装技术,能抵御毫米级碎片撞击,这背后是中国在空间防护领域的技术积累。在主动清除技术上,哈尔滨工业大学、航天科技集团等机构已开展多年研究,从“渔网式”捕获网到“机械臂抓取”技术均有突破,部分成果已在地面试验中验证可行性。
更关键的是政策与实践的协同推进。2024年底长征二号丁与“远征三号”的组合任务证明,中国具备规模化应用主动离轨技术的能力——这种能完成一箭三轨部署且自动销毁的构型,若全面应用于星座发射,可大幅减少新残骸产生。业内呼吁,应将“远征三号”的离轨标准纳入强制规范,对不具备主动离轨能力的老旧火箭型号逐步淘汰,从源头遏制碎片增长。
太空治理:不止于清除的系统工程
“移除10到20个高危物体就能产生可衡量的风险降低,这为ADR项目提供了充分依据。”但专家同时警告,“过去两年新增的26个超期物体,正在抵消技术进步带来的防护成果。”太空治理从来不是单一技术问题,而是涵盖发射规范、国际协作、商业激励的系统工程。
在国际层面,建立统一的碎片监测与责任认定机制迫在眉睫。当前各国仅追踪本国关注的碎片,缺乏全球共享的实时数据库,导致碰撞预警存在盲区。中国可依托“千帆星座”的全球服务能力 ,与国际机构共建轨道监测网络,将频轨资源协调与碎片治理挂钩,实现“发射许可与离轨承诺”的绑定。
商业市场的培育同样关键。日本Astroscale通过拓展卫星燃料补给、在轨维修等业务,弥补ADR市场的盈利短板,这种“组合服务模式”值得借鉴。中国商业航天企业可探索“清除碎片换轨道资源”的创新机制,由卫星运营商出资清除历史残骸,换取优先使用低风险轨道的权利,形成可持续的商业闭环。
从长远看,太空是全人类的共同财富。俄罗斯的老旧火箭残骸、中国的星座发射残骸、美国的报废卫星,本质上都是全人类的责任。当中国航天从“跟跑”转向“领跑”,更应在空间环保领域树立标杆——既要让“千帆”竞发于太空,更要让轨道永葆洁净,这才是航天大国应有的担当。
2025年中秋,神舟二十号航天员将在空间站遥望地球,他们守护的不仅是中国空间站,更是全人类的太空未来。清除50个碎片能减半风险,而改变发射理念、完善治理规则,才能真正守住近地轨道的“生命线”。
来源:智能学院