衛星相撞怎么辦？

周 軍 / 文

近日，歐空局對地球科學衛星“風神”實施了一次變軌機動，以避免與美國太空探索技術公司的一顆“星鏈”衛星相撞。

歐空局對這次操作有所不滿。他們本希望“星鏈”衛星能避讓，但太空探索技術公司沒接茬，他們只得讓自己的衛星變軌。這種事情如果僅此一次倒也罷了，但他們不得不對未來產生憂慮。一旦有更多衛星入軌，諸如“星鏈”和其他規劃中的巨型星座項目下的那些衛星，這種靠“手動”來避免潛在相撞的辦法將不可持續。

截至目前，人類總共發射了8000 多個航天器，在軌運行的有1500 多個。然而，近年一些航天機構提出了各種巨型星座項目，例如，僅“星鏈”星座就計劃發射12000 顆衛星，而且相當一部分衛星將部署在500 多公里高度的近地軌道。這可能使衛星相撞的概率大大增加。

衛星相撞的事件確實發生過。2009 年2 月，美國“銥星33”在西伯利亞上空近800 公里高度，撞到了已經報廢的俄羅斯“宇宙-2251”衛星。這是截至目前人類航天史上唯一一次衛星與衛星相撞事件。撞擊的結果相當慘烈。兩顆衛星的重量分別為560 公斤和900 公斤，各自以每秒7.9 公里的第一宇宙速度飛行。撞擊后不僅銥星“身亡”，而且產生了大量碎片，散落到從幾百公里到一千多公里高度的太空中，對后續太空計劃造成很大影響。

但這種“車禍”概率并不高。試想，即使在槍林彈雨的戰場，兩顆子彈相撞的概率能有多大，何況是廣闊的太空中數量并不很多的衛星呢！此次“風神”與“星鏈”間雖然出現險情，相撞的可能性其實也很小。這兩顆衛星以每秒14.4 公里的相對速度“擦肩而過”，最近距離約4 公里，相撞概率不足百萬分之一。

衛星運行的軌道分很多種。例如，按照軌道高度，可分為2000 公里以內的近地軌道、20000 公里左右的中高軌道，以及將近36000 公里的地球靜止軌道等。即使在近地軌道運行的衛星，軌道也五花八門。從偏心率來看，有圓軌道、近圓軌道、橢圓軌道；從軌道傾角來看，有繞著地球的“腰帶”飛行的赤道軌道，有幾乎垂直于赤道、飛經地球兩極的極地軌道，還有軌道傾角與赤道關系介于水平與垂直之間的傾斜軌道。所以，飛行在不同高度、不同軌道的衛星，要想在同一時間在茫茫太空中相遇，也是需要很大的緣分。

衛星相撞的概率雖低，空間碎片卻不可不防。看過電影《地心引力》的朋友，想必都會對這些太空垃圾的威力產生深刻印象。2009 年美俄衛星相撞后，雙方一度為事故責任發生了爭執，但后來美方承認了自己在預警方面的失職。負責追蹤太空殘骸的美國國防部事后表示，當時太空垃圾多達18000個，國防部無法逐一追蹤，根本不可能預測這種相撞事故。如今地球附近被記錄在案的廢棄航天器以及空間碎片，已經超過5 萬個。

不過，人類對太空垃圾的監測能力也大有提高。多國合作建設了地面太空監視系統，通過雷達、光學等手段，對在軌航天器及空間碎片的動態進行監視。2010 年9 月，美國還發射了天基太空監視系統首顆衛星，讓其與地面系統合作，形成天地一體化的太空監視網。隨后，加拿大、德國、意大利等國，也在太空計劃中開展了天基太空碎片監測的嘗試。

航天器設計上有一門專業叫作“空間碎片防護”，是利用強度較高的材料，在航天器表面加上一層“鎧甲”。另外，航天器設計布局時，也會有所考慮，避免把比較脆弱的部件暴露在外。這樣，當遇到比較細微的空間碎片時，航天器具有一定的抵御能力。

如果面對較大的空間碎片，就需要航天器主動躲避了。國際空間站、天宮二號等都曾為此實施過變軌。衛星自身擁有推進器，是具備變軌能力的。例如，衛星被火箭發射到預定軌道后，就需要自身發動機點火工作，飛到最終的工作軌道。也有一些遙感衛星，會根據任務需求實施軌道機動，對指定位置開展觀測。

隨著人類航天活動的快速發展，如果未來每年都有成百上千顆衛星蜂擁而上，同時產生更多太空垃圾，再寬廣的軌道空間，也總有一天會擁堵起來。如果軌道環境擁擠到一定程度，可以對衛星的軌道參數進行優化調整，如抬高幾公里，以避開“擁堵路段”。更重要的是在衛星運行管理中遵守“交通規則”，別添堵，別添亂，并加強對空間飛行物的監測。（中國科學院中國科技智庫）