有一群「鴿子」,它們曾是商業航太的明星,如今卻變成了軌道上的「地雷」。2025年7月,中國科學院研究團隊的一份研究報告指出,「鴿群」(Dove)衛星星座已有八成隕落,並將近地軌道變成一片危險的「雷區」。
失控的「鴿群」,只是冰山一角。
據歐洲航天局空間碎片辦公室數據,截至2025年7月23日,地球軌道上有超過14500噸、數以億計的碎片,正以超越子彈十倍的速度穿行在太空,「太空車禍」隨時可能發生。地球人的頭頂正以前所未有的速度,變成巨大「垃圾場」。
空間碎片的不斷增多,或許意味著一次偶然的撞擊,就可能引發毀滅性的多米諾骨牌效應,最終讓碎片徹底封鎖地球軌道。
太空失序的背後,「星鏈」等巨型星座還在瘋狂「跑馬圈地」,而目前維繫太空秩序的規則卻仍停留在上個世紀。在商業利益的「經濟算盤」和國家間的「信任赤字」面前,國際「軟法」顯得蒼白無力。
失控的「鴿群」
在太空盤旋的一群「鴿子」,可從數百公里外的太空,分辨出地面一輛汽車的輪廓。這就是美國Planet Labs公司運營的「鴿群」(Dove)衛星星座,每天、每時、每刻都在做的事情。Dove衛星由重約5kg的3U(10cm×10cm×30cm)立方星組成,以低成本、高頻次觀測的模式,每天更新一次全球遙感影像,實現對地觀測。
不過,今年7月,中國科學院軟體研究所的一個研究團隊發佈文章指出,「鴿群星座已墜落超80%」,而且「正將寶貴的近地軌道變成一個危險的『雷區』」。
中國科學院研究團隊指出,截至2025年7月7日Planet Labs公司已發射662顆Dove衛星,其中已隕落536顆(80.97%),且當前在軌的126顆中,僅有101顆處於可用狀態,主要分佈在3個不同軌道面上。
「鴿子」本身並沒有「翅膀」。Dove衛星並未安裝推力裝置,而是利用大氣阻力,通過增加或減小衛星的迎風面積改變運行速度,從而使得同一批次發射的衛星都能長期保持在同一軌道面上。
這些沒有「翅膀」的「鴿子」,就如同太空軌道上長期有效的「低成本小地雷」。
「Dove星座數量較多,缺乏主動避碰能力,而且個頭小、跟蹤難度大。」南京大學天文與空間科學學院副教授湯靖師告訴南方週末記者,它還處於比較擁擠的軌道高度,其隕落過程中會經過兩個載人空間站。
「它們將在軌道上飄蕩數年甚至數十年,成為其他航天器不得不規避的障礙。」中國科學院研究團隊表示,「這種『發射後不管』的商業模式,實際上是將運營成本轉嫁給了整個航太社區,以犧牲軌道安全為代價換取商業利益。」
哈佛大學天文學家喬納森·麥克道爾(Jonathan McDowell)表示,許多早期的Dove衛星都是從國際空間站(ISS)部署的。從國際空間站釋放的衛星通常會迅速重新進入地球大氣層,對其他航天器幾乎不構成威脅,因為「在那個年代,比國際空間站更低的衛星很少」。
但如今,地球軌道這條曾經空曠的「天路」,早已變得「車水馬龍」。
「近年來,隨著眾多低軌星座的迅猛部署,近地軌道的擁擠程度正在加劇。」湯靖師表示。
在商業航太的浪潮下,巨型星座計畫層出不窮。埃隆·馬斯克的太空探索技術公司(SpaceX)公司計畫發射4.2萬顆「星鏈」(Starlink)衛星,以提供全球互聯網服務。截至2025年8月,「星鏈」在軌衛星數量已發射超8000顆。
其中墜毀的「星鏈」衛星也不少。2020至2024年期間,「星鏈」共墜落損失583顆衛星。國際宇航聯空間運輸委員會主席楊宇光指出,「星鏈」大部分離軌衛星是因為發現異常後主動離軌,而非完全失控。
「如果在軌的航天器不能按照要求在任務後離軌,那麼空間軌道擁擠程度將加劇、撞擊風險也會大幅度上升。」國際宇航科學院通訊院士、深空探測實驗室(天都實驗室)高級專家龔自正告訴南方週末記者。
事實上,「外空的碰撞事件是頻發的。」龔自正指出,無論是航天器的撞擊失效,還是空間站被迫規避空間碎片的情況,都已經成為常態。
例如,2009年,美國商業衛星「銥星33號」就與俄羅斯廢棄衛星「宇宙2251號」在西伯利亞上空789公里處高速相撞,導致兩者徹底摧毀;中國雲海一號02衛星(Yunhai-102)與1996年發射的Zenit-2火箭碎片發生了碰撞。
據歐洲航天局空間碎片辦公室統計數據,自1957年人類進入太空時代以來截至2025年7月23日,太空發生破裂、爆炸、碰撞導致碎片化的事件超過650次,產生了超過120萬個1-10cm尺度的空間碎片。
為了不與碎片相撞,航天器就不得不被迫實施機動規避。
龔自正指出,國際空間站從建成至今已經被迫實施規避41次,平均每年規避2次。而每一次被迫實施的避讓,都意味著燃料的消耗、科研任務的中斷和空間站壽命的折損。
世界最大「垃圾場」
抬頭望天,誰能想像頭頂寧靜的太空,或已是世界上最大的「垃圾場」?
據歐洲航天局數據,截至2025年7月23日,地球軌道上所有航太物體的總品質已超過14500噸。據統計模型估算,在軌物體中大於10釐米的空間物體有54000個;在1釐米至10釐米之間的空間碎片物體約有120萬個;在1毫米至1釐米的空間碎片物體約有1.4億個。
空間碎片主要源於人類自身的航太活動,包括廢棄衛星和火箭殘骸,衛星自爆、解體或者高速碰撞導致的碎片,反衛星試驗和火箭發射殘渣等。龔自正表示:「空間碎片的數量正逐年遞增,已對航天器在軌安全運行構成嚴重威脅。」
空間碎片最直接危害來自於高速碰撞。
龔自正表示,在低軌空間碎片與航天器的平均撞擊速度為10公里/秒,這麼高的撞擊速度,現有航太材料難以「扛得住」。一個釐米級的碎片看似不起眼,卻足以摧毀整顆衛星;甚至毫米級的碎片,也能讓衛星徹底癱瘓。
中國科學院國家天文臺研究員李春來在論文中表示,即使撞擊沒能使航天器破碎,但產生的層裂、絕緣擊穿、洩露和變形也會降低航天器的性能或導致航天器部分甚至整體失效。
例如,對電子設備殼體的簡單碰撞會導致敏感電子設備嚴重退化;壓力容器與空間碎片碰撞將導致洩漏或破裂,甚至產生更多新的碎片。即便航天器本體充分考慮了對空間碎片的防護,但也無法為暴露在外的太陽能電池板、通訊天線等裝置築起「鐵壁銅牆」。
比起單次撞擊的火花,更大的危險還來自於碰撞產生的大量新碎片。這些新的碎片,可能會形成更多新的撞擊,如多米諾骨牌般引發連鎖反應。
1978年,美國科學家唐納德·J·凱斯勒(Donald J. Kessler)提出過一種理論假設,當在近地軌道上物體密度達到一定程度時,碰撞碎片將引發連鎖碰撞,新碎片繼續碰撞其他物體,最終導致軌道上佈滿碎片。
學術界的共識是,一旦「凱斯勒災難」發生,軌道將如「垃圾場」般癱瘓,人類數百年內將無法探索太空或利用衛星,「星辰大海」的夢想也將被鎖死。
「『凱斯勒災難』發生的可能性正在不斷增高。」龔自正表示,從2021年開始,人類進入空間軌位和頻率資源爭奪加劇的時代,航太活動長期可持續發展面臨嚴重威脅。
如今,太空衛星技術已深度嵌入全球公眾日常生活,成為現代社會不可或缺的支柱。以全球定位系統(GPS)為例,這一依賴衛星網路的導航工具不僅指導億萬民眾的日常出行、物流運輸,還支撐導彈防禦系統運行。
中國的風雲(FengYun)氣象衛星同樣發揮著重要作用,能夠即時監測大氣和災害,提供精准天氣數據,用於風暴預警、農業生產和氣候變化應對,已為121個國家和地區提供支持,幫助減少災害損失。
「保障外空活動的長期可持續性,關係到全人類的共同命運。空間碎片的威脅具有普遍性,它不分國界、不分你我。」龔自正用玻璃房子來打比方:「在外太空製造垃圾,就如同在玻璃房子裏互相扔石頭,最終這些碎片會威脅到每一個人,沒有任何一方能夠倖免。」
因此,對於空間碎片的治理,龔自正表示,這不只是簡單的「清掃太空垃圾」或「減少碰撞」的技術層面的事,其本質是在捍衛人類文明的未來與持續發展的權利。
「軟法」難治空間碎片
空間碎片治理,誰來「清掃」軌道,又該誰埋單?
治理空間碎片,在技術層面的挑戰並非不可逾越。龔自正指出,全球在碎片監測、預警、防護和主動清理等技術上已有相當深厚的積累。
在預警方面,歐洲航天局2025年《太空環境報告》披露,已通過全球監視網路即時跟蹤約4萬個軌道物體,預警潛在碰撞,幫助衛星及時「閃躲」。
而早在2005年3月初,中國科學院紫金山天文臺就成立了「中國科學院空間目標與碎片觀測研究中心」;2015年6月,國家航天局成立空間碎片監測與應用中心,為中國空間活動提供安全預警保障;2016年6月25日,我國「遨龍一號」空間碎片主動清理飛行器也隨「長征七號」成功發射;2019年發射的「北理工一號」開展了空間碎片清除技術在軌驗證。
但是,「如同治理溫室氣體一樣,空間碎片本身並不是單純的技術問題。」湯靖師表示,在保障各方共同、合理利益的情況下,維護近地空間的長期可持續性,需要各方努力、持續推進。
空間碎片治理的真正癥結,在於缺乏國際合作的政治意願與國際合作機制。
龔自正認為,在當前全球政治分歧加劇、許多航太合作難以開展的背景下,空間碎片治理或許是唯一有望達成廣泛共識的國際合作領域。「只要一個國家利用太空、在軌擁有衛星,它就是這個休戚與共的體系中的一員。」他說。
目前,國際太空法基礎是1967年的《外空條約》(Outer Space Treaty),該條約誕生於冷戰時期,主要規範國家行為,對商業公司的約束力有限。
此外,龔自正介紹,儘管從聯合國外空委、國際機構間空間碎片協調委員會(IADC)到國際標準化組織(ISO)都出臺了一系列減緩空間碎片的指南和標準。「但這些都是『軟法』,是建議性、指導性的,而非強制性的『硬法』。」所以導致「規定」與「落實」之間存在巨大差距。
經濟「算盤」往往壓倒了「軟法」的指導原則。
《聯合國外空委空間碎片減緩指南》建議,航天器在任務結束後25年內離軌(如今部分國家已縮短至5年)。但對商業公司而言,如果一顆設計壽命僅5年的衛星到期後仍運轉良好,繼續讓其在軌服務就能持續產生經濟收益。「既然缺乏強制性懲罰措施,運營商自然傾向於追求利益最大化,而非主動離軌。」龔自正說。
此外,太空碎片治理還面臨「信任赤字」的問題。共用空間態勢感知(SSA)數據是空間碎片治理的核心基礎。然而,一國追蹤微小碎片的能力,往往與其監視他國衛星乃至導彈的軍事感知水準緊密相連,一旦透露這些數據和能力,無異於暴露國防底牌。
在龔自正看來,現行「軟性指南」未來將升級為強制「硬性標準」。「就好比汽車的尾氣排放標準,不達標就不能上路。」
「未來,航天器也將如此:沒有自主機動規避能力、沒有任務後離軌能力,就不允許發射;運載火箭在發射過程中產生碎片或在爆炸軌解體,將面臨懲罰。」龔自正表示,「中國正加速向航太強國躍升,理應抓住這個歷史機遇,推動國際空間碎片治理合作,為構建太空人類命運共同體貢獻更多的中國智慧、中國方案、中國力量。」
(劉佳倫/文)
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