如何規范大規模星座的部署和運作,真正實現太空交通管理,是未來空間活動的一個難題。
徐鳴
近期中國空間站兩次緊急規避“星鏈”衛星,盡管有驚無險,但在互聯網上卻史無前例地掀起了對于“太空交通規則”的激烈討論。
目前在太空中運作的人造衛星僅有約5000顆,但航太器接近事件已層出不窮。而各國正在加速巨型星座建設,已規劃或正在建設的商業衛星星座多達251個,僅美國太空探索技術公司(SpaceX)一家就申請發射42000顆衛星。未來隨著衛星發射數量激增,太空交通安全問題將進一步凸顯,這就好比路上的車多了,交通事故就會增多。
此外,日益擁擠的太空還存在不遵守“太空交通規則”的衛星、功能失效被棄置的衛星,再加上不計其數、不知其終的空間碎片,使太空“交通事故”防不勝防。
早在2009年2月,就發生過衛星相撞事件。當時,美國銥星通信公司33號衛星與俄羅斯Cosmos 2251衛星在西伯利亞上空相撞,産生諸多碎片,俄方稱“這一碎片雲可能存在一萬年”。
2021年年底,一塊衛星殘骸碎片與韓國阿裏郎3號衛星的距離一度最近只有62米,兩者的相對速度高達14.7公里/秒,相當于地面平均車速的800多倍。最終,衛星緊急升高軌道才躲過一劫。
今天,在軌編目在冊的10cm以上空間物體已超過2萬個,受觀測手段限制尚不能跟蹤到的更小的碎片預計過億。為了解決空間碎片問題,聯合國《外層空間條約》規定,一個國家應該對自己發射的航太器負有國際責任。
雖然劃定了責任,但不可能真的等待事故發生後再索賠,還是需要採取監視預警和變軌的方式規避相撞風險。盡管通過變軌離開碰撞軌道是最簡單直接的規避方法,但航太器的變軌需要以消耗燃料、損失其工作壽命為代價。
實際上早在1993年,由美國、歐洲、日本和俄羅斯的航太單位聯合發起的政府間空間碎片協調委員會(IADC)就曾先後發布《空間碎片減緩指南》,以及針對大規模低軌衛星星座碰撞規避等問題的建議聲明,但均沒有法規約束力,是否遵守、如何執行,具體的實施過程完全在衛星運營商,也就是説全憑自覺。
如何規范大規模星座的部署和運作,真正實現太空交通管理,是未來空間活動的一個難題,如果僅憑自覺,很難從根本上解決問題。該問題在中國空間站和歐洲航太局的“風神”衛星為躲避“星鏈”衛星實施碰撞規避機動後,迫切性凸顯。
太空交通管理問題也已引起一些航太組織的重視。2021年,美國衛星産業協會(SIA)發布了多條解決太空交通管理問題的建議,包括政府應鼓勵最佳實踐,需要政府、商業利益相關者和航太界同行發揮主導作用,通力合作來實現太空可持續性這一重要目標。
太空可持續發展對于各國來説無疑都是非常重要的議題。現階段,只有加快制定在軌服務的技術和運營標準,明確空間交會與近旁操作的責任,建立通暢的全球空間資訊交互和協商機制,才能最大限度避免太空交通事故,保障太空安全。
而作為衛星互聯網建設者的各家衛星運營商,也可以從技術的角度來助力太空係統有序運作,如使用電推進係統,使衛星在壽命末期將自己降到300~400千米的軌道,依賴稀薄大氣進行軌道衰減直到墜入稠密大氣層燒毀,等等。
來源:2022年1月26日出版的《環球》雜志 第2期
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