中国空间站与SpaceX星链险些相撞 “太空垃圾”清理需求或催生万亿级市场

近日,一份中国在12月初提交给联合国航天局的文件显示,埃隆·马斯克的SpaceX公司发射的卫星险些与中国空间站发生碰撞。12月28日,中国外交部与中国网民发出了强烈反对。在越来越多的低地轨道卫星环绕地球运行,商业卫星活动日趋频繁的当下,全世界太空活动安全和太空垃圾风险问题日益受到关注。“太空垃圾”清理需求可能在不久的将来催生万亿级市场。

中国空间站与星链相遇“紧急避碰”

21世纪经济报道记者了解到,12月3日,中国常驻维也纳联合国和其他国际组织代表团向联合国秘书长发出普通照会文件,通报了美国太空探索技术公司(SpaceX公司)发射的星链卫星今年先后两次接近中国空间站,对中国空间站上的航天员生命安全构成威胁。

根据中国提交给联合国的资料显示,2021年,中国载人航天工程实施了5次发射任务,成功将空间站天和核心舱、天舟二号和天舟三号货运飞船、神舟十二号和神舟十三号载人飞船发射入轨。中国空间站组合体稳定运行在高度390千米附近的近圆轨道。

在此期间,美国太空探索技术公司(SpaceX公司)发射的星链(Starlink)卫星先后两次接近中国空间站。出于安全考虑,空间站组合体分别于7月1日和10月21日实施对美国星链卫星的预防性碰撞规避控制(“紧急避碰”)。

(中国常驻联合国代表团照会文件。)

(中国常驻联合国代表团照会文件。)

星链-1095卫星自2020年4月19日起稳定运行在平均高度约555千米的轨道上。2021年5月16日至6月24日,该卫星持续降轨机动至平均轨道高度382千米后,保持在该轨道高度运行。7月1日,该卫星与中国空间站间出现近距离接近事件。出于安全考虑,中国空间站于7月1日晚主动采取紧急避碰,规避了两目标碰撞风险。

第二次紧急避碰发生在2021年10月21日。星链-2305卫星与中国空间站发生近距离接近事件。鉴于该卫星处于连续轨道机动状态,机动策略未知且无法评估轨道误差,存在与空间站碰撞风险。为确保在轨航天员安全,中国空间站于当日再次实施紧急避碰,规避了两目标碰撞风险。

中方请联合国秘书长将上述情况周知《外空条约》各缔约国,并提请各缔约国注意,根据《外空条约》第6条,“各缔约国对其(不论是政府部门,还是非政府的团体组织)在外层空间(包括月球和其他天体)所从事的活动,要承担国际责任,并应负责保证本国活动的实施符合本条约的规定。”

为此,外交部发言人赵立坚12月28日在例行记者会上表示,1967年《外空条约》是公认的当前外空领域国际法基石。该条约规定,航天员是全人类派往外层空间的使节,各国应尊重保护航天员安全,并将在外空发现的对航天员生命或健康构成危险的现象通知联合国秘书长或其他缔约国。各国还应为其国内私人公司的一切外空活动承担责任,为履行条约义务,维护航天员生命安全。

赵立坚强调,探索与和平利用外空是全人类共同的事业,中方始终本着为全人类谋福利的精神和平利用外空。美方应该尊重以国际法为基础的外空国际体系,立即采取措施,防止此类事件再次发生,采取负责任的态度,维护在轨航天员的生命安全和空间设施的安全稳定运行。

人类商业卫星活动风险增加

21世纪经济报道记者了解到,全球各国的太空活动正面临日益严重的风险,一方面,来自私人航天工业发射的商业卫星布满“低地轨道”(一般指运行在距地面2000公里以下的近地轨道);另一方面,退役报废的卫星和碎片难以及时被回收清理。

(欧洲航天局发布的艺术家印象图描绘了低地球轨道上的碎片场,该轨道延伸至地球表面上方 2000 公里。来源于欧洲航天局。)

2021年11月,美国曾指责俄罗斯进行了一项“危险且不负责任”的导弹试验炸毁了自己的一颗卫星,其造成的碎片云迫使国际空间站的工作人员采取了避险行动。导弹试验的对象是一颗1982年的苏联信号情报卫星,已经废弃了几十年,测试产生了1500多块可追踪的轨道碎片。

法国空间技术研究员保罗沃勒说:“问题在于碎片太小而无法看到。即使是最微小的碎片也会造成很大的破坏,几克就可以摧毁一颗卫星。在碎片进入地球大气层之前,它将在未来几年内对航天器构成危险,特别是目前还没有可用的技术来清理较小的碎片。”

太空垃圾跟踪清理或成大生意

哈佛天体物理学家乔纳森·麦克道威尔表示,对于航天业来说,地球上空已经有太多的碎片了。故意制造更多的碎片是不可原谅的。

他说,碎片云当中的第一批通常会在几个月内开始进入地球大气层,但可能需要长达10年的时间才能完全清除。

这可能会危及日益拥挤的太空区域,即所谓的“低地轨道”。

(欧洲航天局发布的这张计算机生成的图像显示了环绕地球轨道上的可追踪物体。来源于欧洲航天局。)

所谓太空碎片,即低地轨道上的一切不可操作的物体。包括太空任务遗留下来的垃圾以及数以千计的退役卫星。所有这些物体都被困在低地轨道上,形成了巨大的空间交通拥堵。

据忧思科学家联盟的数据,目前有超过4500颗卫星在地球上空呼啸而过,加上其他碎片,可能有近30000颗卫星或碎片环绕地球运行,并伴随着商业航天工业活动快速增长。SpaceX 已经部署了近1900颗卫星来为其Starlink宽带网络提供服务,同时在计划发射更多的卫星。

有中国网民在微博上表示:“星链的风险正在逐渐暴露,全人类都会为他们的商业活动买单。”

在此情形下,“太空垃圾”的追踪和清理未来可能催生一门大生意。

21世纪经济报道记者了解到,加拿大的一家旨在通过卫星系统和专用光学传感器提供空间交通数据、防撞和导航服务的初创公司NorthStar Earth & Space 于2021年8月24日宣布,公司已经获得了加拿大创新科学和经济发展部(ISED)的“有条件的”批准,计划于2023年初开始部署发射52颗商业卫星,其中12颗Skylark空间态势感知卫星,用于监测低地轨道附近的其它卫星及其周边的情况,希望满足公司和政府对可预测太空碰撞的实时数据不断增长的需求。另外40颗卫星和航天器用于监测地球。

当考虑到单个卫星的损失可能会造成数亿计的经济损失时,清楚地了解风险尤其重要。即便是很小的碎片以每小时28000公里以上的速度疾驰,也会产生巨大的破坏。坎特伯雷基督城大学高级讲师莎拉·利伯曼(Sarah Lieberman)说:“以这种速度运动的鹅卵石大小的物体,很容易直接击穿卫星。”

而当危险临近时,目前人类只能从地球上追踪这些太空垃圾。

她指出,人们一直认为空间很大,所以并没有真正的紧迫感来清理太空垃圾和确保不乱扔垃圾。“空间一直被视为一个非常大的区域,但空间的可用部分,我们称之为低地球轨道的部分并不是很大。”莎拉·利伯曼说。

她还指出,尽管人类头顶的空间存在困境,但是目前还没有管理太空交通的国际标准。大多数跟踪是使用地面望远镜和雷达完成的,但这些望远镜和雷达很难完全避免地球天气和大气造成的失真。

Northstar 公司希望利用其卫星系统的高光谱、红外和光学传感器以及人工智能技术来跟踪碎片,这将改变游戏规则,并为保护轨道器制造更多商业机会。

该公司表示,计划得到了加拿大政府的支持,并表示新的太空经济预计将创造每年1万亿美元规模的市场。这一市场将致力于为“卫星和轨道上高价值太空资产提供安全和保障”。

(文章来源:21世纪经济报道)