近地轨道“追尾”之忧:死亡卫星如何安全“退休”?

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太空中本没有路，但每个卫星划过的轨道，就成了它的“路”。

这些卫星的“路”，有的已经十分拥挤。以交通最为“繁忙”的地球静止轨道为例，沿着赤道大约往上36000公里，200多颗功能各异的卫星（主要是通讯卫星和气象卫星）以与地球自转相同的角速度环绕地球运动――像一串珍珠，整齐划一地朝着同一个方向运行。

大多数的“路”则会显得“落寞”一些，可能在几十万公里的环地圆周线上，只有一颗卫星或航天器在匆忙赶路。

自从1957年，前苏联发射了人类历史上的第一颗人造卫星以来，已经有6000多颗卫星被人类送上了太空。而根据NASA（美国国家航空和航天管理局）的报告，目前大约还有3000颗在轨运行。

52年过去了，它们一直相安无事地在各自的轨道上运行，直到今年2月中旬，一次偶然的美俄太空卫星相撞事故，才让人们意识到，地球上空的卫星交通存在隐忧。

此前，人们认为，与浩瀚的太空相比，航天器有如尘埃，卫星相撞概率极低。 “用美国人原来说过的话，2万年也不会撞上一次！” 北京大学地球与空间科学学院教授焦维新说。

卫星也“死亡”

对于2月的太空首次“车祸”事故，让很多人都感到纳闷的是，为什么退役的卫星还可以继续在太空中游弋。

在上世纪90年代以前，人们经常可以听到消息，科学家发射了卫星并回收了它。但随着通讯技术的进步，现在，返回式卫星已经非常罕见了。

事实上，即便在返回式卫星的当打之年，绝大多数卫星也是不回收的。据焦维新介绍，返回式卫星仅限于运行高度在300公里左右的超低地球轨道上的卫星。在这个高度，大气阻力相对比较大，因此航天器为数并不多，只有少量载人航天器和应用卫星，且运行时间也不长，如果没有自带动力系统，通常续航时间不会超过1周。

大名鼎鼎的由16个发达国家联合参与建造的国际空间站，便在这个高度上运行，它之所以能持续在这个高度环绕地球，是因为每过一段时间，它就会提升高度。

除了返回式卫星和载人航天器之外，科学家目前并不回收其他卫星或航天器。

除了超低轨道卫星外，世界上绝大多数的低轨道人造卫星均在轨道高度为700～2000公里之间的区间运行，极轨气象卫星、资源卫星、海洋卫星、低轨小型通信卫星等应用卫星在这里“占山为王”，抢占自己的“路权”。

这些卫星，都有自己的服役年限。卫星“退休”后，虽然没有国际太空法的约束，但通行的国际惯例是，让其减速自行陨落。

不过，减速需要耗费燃料，且缩短了卫星的服役寿命，在商业利益的驱动下，有相当多的卫星均不惜耗尽动力系统，然后，变成一具“死尸”在太空中飘浮，在相当长时间内环绕地球做着圆周运动。

据美国关注科学家联盟组织2007年的统计，太空中各种死亡的航天器几乎是在役航天器的3倍。

卫星会“追尾”吗？

做出2万年不会相撞预测的美国人，显然低估了这些死亡航天器的威胁。从1957年首发卫星，仅仅过去52年，人类就遇到了第一次卫星相撞。

死亡航天器确实提高了航天器之间相撞的几率，如果非要按2万年和52年相比，提高的比率竟是高达400倍。

“造成卫星偏轨的原因，最主要的有两个，首先是在大气层的阻力，卫星可能会因此减速，降低轨道乃至偏离轨道;其次，地球并非一个完美的球体，卫星在地球这个非球对称重力地场的作用下，会发生轨道平面的‘进动’。”焦维新说。

所谓“进动”，简单地说，就是卫星轨道平面绕地球中心旋转。

事实上，人类正是利用了这种卫星的进动原理，在太阳同步卫星上安装了太阳能电池帆板。由于卫星轨道每日相对匀速进动，使得卫星总以一定的角度面向太阳，太阳帆板可以做成半固定式的。这样，既可以获得充分动力，又减少了无谓的动力消耗。

在卫星动力充沛的情况下，卫星可以在地面指挥下，对大气阻力和进动做出适度调整，以保持其轨道稳定性，但失去动力的死卫星，则失去了这种能力，这大大提高了死亡卫星轨道的不可预测性。

再加上，由其波粒二象性所决定的，太阳光本身也有一个“光压”（即光的压力），会对航天器施加压力，虽然这种作用同样微乎其微，平时可以忽略不计，但在诸多因素经年累月的影响下，死亡卫星的轨道发生的变化，同样可以让人大吃一惊。

这些不规则运动的死亡卫星，确实对正常运行中的卫星造成了相当大威胁。

不过，也无需为这种威胁过分担心。“宇宙实在太大了，卫星登陆火星前，看到那个卫星环里密密麻麻都是陨石，以为肯定穿不过，其实走到近处稀得很，对登陆火星的障碍还是有限。” 中国科学院院士、中国月球探测首席科学家欧阳自远说。

国际协作与规范

2月的卫星相撞事故发生不久，欧盟很快在日内瓦作出表态，认为不管是在民用和军事领域，国际上的太空发达国家都应该建立起可操作的新规则。这是该组织在去年12月起草了一份相关的文件后又一次呼吁。

不过，这一缺乏实际操作建议的呼吁至今难以落到实处。

地球静止轨道是当下唯一能够得到规范的太空轨道，发射地球静止轨道卫星前必须先向同样位于联合国的国际电信联盟申请轨道位置，得到批准后才能在规定时间内发射。这主要是因为，这条轨道只有一条，且轨道上的卫星已经相当密集，光这条轨道，就有超过200颗卫星在上面运行。

在这条特殊的轨道上，卫星相对于地球是相对静止的，再加上离地面又高（约36000公里），在这个轨道上，只需要3颗卫星便可覆盖除南北极以外的全球所有领域，是通讯卫星的最佳轨道。

除了这条轨道，人类向其他轨道发射的所有卫星都是“随心所欲”，想往哪里发射就往哪里发射，想发多少就发多少。

因此有人说，目前国际太空的开发应用，人类又在走工业文明崛起初期“先污染，后治理”的道路。

“太空太大了，现在怎么折腾都看不出来，但从长远来看，我们需要国际间的协作。”焦维新说。

如果人类建立了国际合作机制，信息共享，及时通报卫星失效、轨道变化等情况，也许卫星相撞就可以避免了。但到目前为止，人们仍然没有看到这种协作机制建立起来的迹象。（许可新 王羚）