近地轨道正变得越来越拥挤。得克萨斯大学奥斯汀分校航空航天工程学者莫里巴·贾介绍,目前被追踪的在轨物体约有3万至3.5万个,小到手机、大到空间站。其中仍受控、仍在提供服务的卫星等航天器只有约4000个,其余都是太空垃圾。
这一切始于1957年的斯普特尼克卫星。此后人类不断发射航天器,长期以政府为主导。
近几年,主导力量转向商业领域,企业大量发射卫星,提供全球互联网等服务。中国同样身处这股潮流:2015年《国家民用空间基础设施中长期发展规划》出台,社会资本首次获准进入航天领域,十年间相关企业从几家增至600多家。
资本热情随之升温。2024年商业航天融资披露金额达181亿元,六大头部火箭企业估值突破千亿元。
2025年底,蓝箭航天朱雀三号在酒泉发射场起飞,这是中国民营火箭首次尝试入轨发射加回收。火箭成功入轨,但回收阶段发动机点火异常,未能实现回收。
此前,深蓝航天星云一号也在着陆段出现姿态失控。
贾把放置卫星的轨道称作“轨道高速公路”,并指出这些公路正变得越来越拥堵。地面上的汽车没油了,司机还能尽量把车开到路边,避免伤人或被撞。
太空中的物体失效后,却仍以原来的速度运行,没有“出口匝道”。对许多在轨物体来说,这就像在高速上开车时,忽然有一辆无人驾驶的车从身边呼啸而过。
新的车流还在不断汇入。埃隆·马斯克和亚马逊都计划发射大量卫星。
中国在2024年申报了100多个卫星星座计划,合计要发射6万多颗卫星,而且集中在遥感、通信和导航领域,目标市场高度重叠。按照规划,到2026年,中国要具备年产100发火箭、300颗卫星的能力。
贾提到,上一次碎片与重要在轨设施发生重大碰撞是在2009年。当时,一颗失效的俄罗斯“宇宙”卫星与美国铱星公司的一颗通信卫星相撞,后者基本报废。
据当时报道,美国官员称两颗卫星各重1000多磅,相撞速度超过每小时2万英里。一位外部专家估计,这次碰撞会产生数千块碎片,并在大致相同的轨道平面内四散开来。
美国科技媒体Recode记者丽贝卡·海尔韦尔关注了俄罗斯近期的一次反卫星试验。俄方从地面发射导弹,击毁了一颗早已停用的旧卫星。
据美国国务院报告,爆炸产生了1500多块碎片。数以千计的物体以每小时17500英里的速度运行时,即使很小的碎片也会成为威力巨大的抛射物。
她认为,这说明太空垃圾问题非但没有解决,反而在恶化。
据她介绍,国际空间站当时大约每90分钟就会接近一次这片碎片群。航天员暂时安全,部分原因是人们可以在必要时略微调整空间站轨道。
但从长远看,这种局面并不安全。她还指出,制造太空垃圾的导弹试验并不常见。
不过,垃圾一旦产生,就可能撞上其他垃圾、制造出更多垃圾,并在轨道上长期停留。
就在同月早些时候,国际空间站把轨道高度调整了约1英里,以规避2007年一次导弹试验遗留的碎片。海尔韦尔说,问题已经严重到政府必须进行追踪的程度。
需要调整高度的不只是空间站,人们依赖的许多卫星网络也要随之调整。碎片还可能撞上对军方至关重要的卫星,以及为公众提供互联网的商业卫星。
她认为,最后一重危险是高速运行的垃圾相互碰撞。如果这种情况持续下去,轨道可能被垃圾填满,人们将无法再发射更多卫星,也无法把近地轨道用于其他用途。到那时,围绕卫星建立的各类服务都会受到冲击,近地空间这一公共资源也将难以继续利用。
贾补充说,这其中存在很大的不确定性。有人以为人类随时掌握太空中每个物体的位置,事实并非如此,因为没有能一直盯住所有轨道的观测手段。
在研究太空物体运动的天体动力学中,还有许多影响运动的因素尚不为人所知。因此,某个物体可能撞上空间站并造成人员伤亡,而人们事先无法预测。他把这称为“黑天鹅”事件。
至于所有卫星失效、地球被一层高速垃圾包围的情形,贾认为发生的可能性非常接近于零。但他同时强调,如果沿着现在的路径走下去、什么都不改变,这一天终究会到来。
垃圾总有一天会多到让这种局面成为现实。也就是说,风险眼下看似遥远,却会随着时间推移不断累积。
面对卫星数量激增,贾的判断是:物体数量本身不是问题,问题在于缺乏协调和规划。他以空中交通为例,空中航路其实能容纳相当多的飞机。
通过分时排序,大型机场在一天中的某些时段每60秒就有一架飞机降落。他认为太空中也能做到类似的事,前提是对近地空间这一资源进行联合、整体的管理。
地面上的产业布局,同样暴露出协调不足的问题。2024年的融资中,卫星互联网占41%,火箭占25%,卫星制造占18%,三者合计84%,真正把卫星数据用起来的遥感应用只拿到2%。
国内537家商业航天企业中,卫星制造企业有140家,下游应用服务企业有205家,但应用端难以消化制造端的产能。
东方空间的一位负责人说:“眼下大家都认为火箭运力不足、发射工位稀缺是主要瓶颈,但从更长远看,实现卫星更大规模的应用,才是需要解决的问题。
”2025年,国家航天局设立商业航天司,首期200亿元发展基金就位,发射工位从4个增至18个,审批时间从半年缩短到1至3个月。不过,这些改善主要集中在供给端。
轨道上的协调同样缺少规则支撑。海尔韦尔表示,目前太空碎片问题没有人真正在监管。
空间法处于模糊状态,设计之初假定太空中的主要行为者是政府,处理方式类似国际关系。现有条约规范了部分太空活动,但国家间的现有协议并未明确处理碎片问题。
较大的碎片可以追踪,大量小碎片则很难查明来源。
她把这一问题比作气候变化等环境问题。许多国家、如今还有商业公司都在制造垃圾,却没有人真正把它考虑在内,也没有人承担清除或妥善处理的责任。
此外,太空中还存在国际竞争因素,各方都在关注太空武器化、网络安全和防御能力。因此,碎片问题不只关乎近地轨道环境,也牵涉国家之间的竞争。
很多人觉得太空垃圾离日常生活很远,贾却认为人们已经在受影响。依赖定位、导航和授时服务的火车、飞机和快递配送,金融交易和手机上的Apple Pay支付,都与卫星相关。
气候变化监测、灾害救援和农业用地规划所需的数据也来自卫星,有些卫星甚至能探测地表以下的土壤成分。
卫星的价值在于被使用,而这恰恰是中国商业航天的短板。按相关数据,中国已发射的遥感卫星数据利用率不到5%,大量影像存放在服务器里。
原因之一是价格:长光卫星的遥感数据每平方公里要价30到80元。农业、环保、应急等政府部门预算有限,中小企业更难负担。
监测作物长势、追踪污染排放、评估地震和洪水灾情、监控港口货运,这些应用场景真实存在,但使用门槛过高。政府部门需要层层审批,企业要专门组建团队做数据分析,个人用户则很难接触到这些数据。
贾所说的“人们每天都在受益于天基技术”,在遥感数据领域还远未充分实现。
重投入上游带来的财务压力已经显现。长光卫星发射了108颗卫星,成为“遥感卫星第一股”,但三年半亏损12亿元。
国星宇航亏损4.4亿元,行业利润率普遍低于5%。卫星成本以亿元计,发射成本以千万元计,数据存储以PB计。
如果数据长期无人使用,单靠可回收火箭降低成本,作用也十分有限。
针对太空碎片,贾提出了三点思路:一是切实监测、评估和量化在轨物体,弄清它们属于谁、在做什么;二是利用这些信息,更好地预测物体在未来几小时、几天乃至几周的位置;三是形成可用证据,既帮助人们更安全,也用于追究各方在太空中的行为责任。他直言,仅靠好言相劝行不通。
地面上的破局同样需要系统性培育。国家航天局2025年印发《商业航天高质量安全发展行动计划》,强调要“管得好”而不是“管得住”。
有观点认为,火箭公司应让发射更便宜、更灵活;卫星公司应压低数据价格、提供标准化API接口;应用公司则应深入行业,开发真正能解决痛点的产品。
天上的拥堵与地上的闲置,指向同一个症结:重数量、轻协调。轨道上,数万个物体在没有出口的“高速公路”上飞驰,碎片风险随着发射增多而累积;地面上,资金集中流向造星造箭,数据却因价格和门槛滞留在服务器中。
只有在规划、规则和责任上同时补课,才能把天上的能力转化为地上的价值。