太空“车祸”：科幻变现实

( 美俄卫星相撞示意图 )

事后，美国国防部发言人承认，在计算商业卫星轨迹时出错，导致了相撞事故发生。美国太空监测网能力有限，无法预报出每一次的碰撞事件。当然，成功的预测也不是没有过。比如1999年10月，国际空间站利用“曙光号”功能货舱的轨道调整发动机，向高轨道方向移动了1.6公里，避开了一节名为“飞马座”的废弃的美国小型商用运载火箭。原本这节火箭经过空间站时，最近距离只有1.3公里，调整的结果是，飞马座火箭和空间站错开了24公里。第二天早上，“曙光号”又进行了微小的调整点火，把空间站移回它原来所在的轨道高度。

但是这一次，监测系统失算了。实际上，监测预警的每一个环节可能都会产生误差，误差会逐渐积累，预测时间越长误差越大。对于低轨道的空间碎片，预测时间在5天以后的误差可能会达到100公里，这种预警的可靠性太低，以至于毫无意义。

这次事件引发人们反思:如果没有人类活动，地球周围除了远处的月球和行星，近处的天体只有一闪而过的流星。然而在人类大举进军太空之后，人造物体与日俱增，成为人造地球卫星以及一些废弃物，也被称作空间碎片。目前太空中大于10厘米的人造物94%是无用的空间碎片，只有约6%是仍在工作的航天器。这些碎片不停地围绕地球运动，如果对大于10厘米的空间碎片拍一张快照，就可以看到在地球周围紧靠这地球的区域以及在地球同步轨道附近，空间碎片特别密集，就像布满了密密麻麻的土星环。

此次卫星相撞，产生的碎片位于高度800公里处，很有可能威胁到轨道相近的其他飞行器，比如地球遥感卫星和气象卫星，甚至会引发一连串相撞。而哈勃太空望远镜预定的今年5月份进行的第5次大修又要被延期了，因为它的轨道位于565公里处，那里原来就可以用“非常脏”来形容，如果派出“亚特兰蒂斯号”航天飞机前往修理的话，撞到太空垃圾的概率为1/185，而美国航空航天局限定的风险概率是1/200，超过这个概率就必须由最高层决定是否继续执行任务。此次卫星撞击产生的碎片，将使哈勃所在的轨道空间变得“更脏”。幸运的是，美国航空航天局向国际空间站发射航天飞机的计划似乎不受影响，国际空间站的轨道高度大约345公里，比800公里的碎片轨道要低得多。

随着空间碎片数量的不断增加，它们之间碰撞的概率也会不断增加，而在碰撞过程中，会产生许多新碎片。新碎片的数量会随着空间碎片数量的增加倍增，是一个恶性循环过程。等达到一定数量后，有可能产生“雪崩”效应，此时空间碎片的碰撞将实现连锁反应，数量急剧增加，航天活动根本无法进行，近地空间完全失去利用价值。这些场景，早已被科幻小说家预言，重要的是，如何避免科幻变成现实？

( 围绕地球运转的太空碎片 )

为此，本刊记者专访了太空问题专家詹姆斯·莫尔兹（James Moltz），他是美国海军研究生院副教授，著有《太空安全政策》一书。

三联生活周刊：此次卫星相撞事件是偶然还是必然？

莫尔兹：这是前所未有的事件，但是这样的事件会发生得越来越多，因为太空已经变成了一个日益危险的地方，越来越多的国家试图进入地球上空的轨道。这样的太空交通事故让人想起早期交通规则缺乏时，经常发生的撞车事件。但是，马路上的撞车很快就能处理，而在太空中，这些碎片会停留在轨道上，以每小时2.9万公里的速度呼啸而过。

实际上，即使不包括太空碎片，在轨的飞行器本身已经很多，目前地球上空飞行着500多个正在运转的卫星。大部分通信卫星和一部分用于导弹预警的军事卫星在3.6万公里的地球静止轨道上运行，它们和地球的自传周期一致，对应地面上的位置保持不变。离地球近一点，某些通信卫星和侦查卫星在椭圆形轨道上运行，从几百公里到上千公里不等。离地球最近的，是用来探测地形和植被的遥感卫星。此次卫星撞击产生的2000多个碎片将在地球上空漫游，一部分会因为重力坠落，在大气层中烧毁，另一部分将永远在轨道上旋转，对其他飞行器来说是一种威胁。2008年2月，美国军方击落了一颗军事卫星，在240公里的高空造成了大量碎片，随后两个月内才从轨道坠落。不过这次二星相撞产生的碎片轨道在距地球800公里处，这意味着它们将会存在数十年，或许数百年。

三联生活周刊：美国空间监测网是如何运作的？它称自己能力有限，现有的空间监测能力究竟如何？

莫尔兹：美国空间监测网由位于佛罗里达州、新墨西哥州、夏威夷、印度洋等地的望远镜以及雷达组成，在全球布置了25个雷达站，能够发现在3万公里高空飞行的直径为10厘米的物体，同时跟踪200个近地目标，追踪了超过1.8万个在轨的航天器，目前全世界在轨飞行的卫星几乎都在其监测之内。太空监测网的数据需要传给位于科罗拉多州的美国航天司令部，或者弗吉尼亚州的海军空间司令部来处理，提供预警信息，防止撞击。

发生碰撞的两颗卫星已经大到足以被追踪，但是美国空间监测网缺少足够的人力来计算所有的碰撞可能，眼下只对载人飞行器和一些重要的美国卫星进行这方面的计算。这些航天器即使是被极其微小的碎片撞一下，也能引起不小的破坏。比如美国航天飞机已经饱受小碎片的折磨，为此更换了超过25个窗户，每个都要上百万美元。如果被大碎片撞上，更是不堪设想。现在，军事卫星将自己保护得更好，比如改变材料、穿戴“盔甲”等等，但是这又增加了质量和成本。

目前，美国国防部忙于分析新生成的碎片轨道，这需要耗费个把月，不过一旦碎片轨道在一两个月内固定了，大部分就可以被预报，如果再执行太空任务，就有可能避开它们。

三联生活周刊：为了避免科幻小说中所说的“太空交通瘫痪”，具体需要怎样做？

莫尔兹：在太空领域，诸多国家奉行“自由行动”的理念，如今所有的航天国家应该坐下来，好好谈一谈合作和管制。如果不这样，我们可能失去对太空的利用，尤其是高度100～1600公里的太空。

前些年，联合国就通过了《国际空间碎片减缓指南》等政策，这能起到一些作用，但是作用有限。问题在于，指南仅仅是指南，并没有国际法律的效力，而且有太多空子可钻。此次卫星相撞是一个非常清楚的信号，对于太空中共同的问题，我们需要寻找合作的解决办法。

为了防止类似事故发生，需要更多的国际性关注，建立全球太空监测网是需要重点考虑的事情。这样做最大好处在于能够集合全球的监测力量，实现数据共享，提高预测碰撞、规避风险的能力。这样一个系统相对来说不应该很贵，如果主要的航天国能提供数据，支持科学家进行这方面的研究。此外，还要禁止故意摧毁240公里以下的卫星，并且建立国际合作的雷达系统。可能会有人说，各个国家并不希望全世界知道它们军事卫星的数量和位置，但是不要忘了这些敏感的卫星都很大而且容易被发现，甚至连业余天文爱好者也能观测到。

幸运的是，此次卫星撞击后，这些内容将被提上日程。不久前在维也纳召开的联合国和平利用外层空间委员会（COPUOS）第46届会议上，美国称它将在这方面增强国际合作。我认为所有利用太空的国家都会对防护措施感兴趣，实际上，这也是一件促进美中太空合作的好事。■

（文 / 曹玲） 科幻现实航空航天地球静止轨道卫星轨道太空车祸地球质量