你從地面抬頭看，是干凈的星空。但從衛(wèi)星視角看，地球外面已經(jīng)像被一層“金屬霧”包起來(lái)。人類(lèi)這幾十年往天上扔的東西多到什么程度？真要清理，我們還有沒(méi)有機(jī)會(huì)“補(bǔ)作業(yè)”？

我們已經(jīng)在頭頂堆出一圈“看不見(jiàn)的垃圾帶”了

所謂太空垃圾，并不只是幾塊廢棄衛(wèi)星那么簡(jiǎn)單。歐洲航天局的統(tǒng)計(jì)顯示，截至2024年，人類(lèi)累計(jì)成功發(fā)射約1.5萬(wàn)個(gè)衛(wèi)星及航天器，其中仍在軌正常運(yùn)行的約8400顆。

真正構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)的，是美國(guó)空間監(jiān)視網(wǎng)目錄里3.6萬(wàn)塊大于10cm的可跟蹤廢棄物——退役衛(wèi)星、火箭上面級(jí)、碎裂部件等。更麻煩的是，這只是“看得見(jiàn)”的大塊頭；歐空局2024年模型估算，1~10cm的碎片約有120萬(wàn)個(gè)，1 mm~1cm的更達(dá)1.3億個(gè)。現(xiàn)有監(jiān)測(cè)手段對(duì)后者幾乎束手無(wú)策。

這些垃圾不是“自然長(zhǎng)出來(lái)”的，基本都和兩類(lèi)事件有關(guān)。

一類(lèi)是正常發(fā)射后的“遺留物”，比如完成任務(wù)的上面級(jí)、拋棄的整流罩。

比如1985年，美國(guó)空軍開(kāi)展“燒霜”行動(dòng)，首次從F-15戰(zhàn)斗機(jī)上發(fā)射ASM-135導(dǎo)彈，成功擊毀了一枚在軌運(yùn)行的美國(guó)科學(xué)衛(wèi)星Solwind P78-1。據(jù)估計(jì)，此次撞擊制造了至少285塊可追蹤的軌道碎片。

另一類(lèi)則是碰撞和爆炸。

比如2009年，美國(guó)“銥星33號(hào)”和一顆報(bào)廢的俄羅斯“宇宙2251號(hào)”通信衛(wèi)星在大約790公里高空相撞，又扔出2000多個(gè)大碎片，加上更多難以統(tǒng)計(jì)的小碎片。

小碎片聽(tīng)起來(lái)不起眼，但別忘了軌道上的相對(duì)速度。低地軌道上，典型飛行速度在每秒7–8公里，差不多是子彈的10倍。

2016年，歐洲“哨兵一號(hào)”雷達(dá)衛(wèi)星的太陽(yáng)能電池板上，被一個(gè)不到5毫米的碎片打出明顯凹痕，幸好沒(méi)打中主體。這樣的“擦傷”只是警告，如果某個(gè)關(guān)鍵衛(wèi)星正面被幾厘米的金屬塊撞中，很可能直接報(bào)廢。

NASA早在1978年就提出了“Kessler綜合效應(yīng)”的概念：當(dāng)某一軌道高度的碎片密度累積到一定程度，自發(fā)碰撞會(huì)變得頻繁，每次碰撞又制造更多碎片，形成連鎖反應(yīng)，最終讓該高度的軌道幾乎無(wú)法安全使用。

電影《地心引力》里“一塊碎片引發(fā)的全球衛(wèi)星災(zāi)難”，就是這個(gè)效應(yīng)的極端演繹。只不過(guò)在現(xiàn)實(shí)世界里，這個(gè)過(guò)程是幾十年、幾百年的慢性病，而不是90分鐘的大片。

所以，所謂“太空垃圾包裹地球”，不是危言聳聽(tīng)，而是一個(gè)正在發(fā)生、并且每年都在變嚴(yán)重的現(xiàn)實(shí)。我們每天刷短視頻、導(dǎo)航打車(chē)、看天氣預(yù)報(bào)，背后都是各種衛(wèi)星在默默干活，而這些衛(wèi)星的工作環(huán)境，正被我們自己一點(diǎn)點(diǎn)搞得越來(lái)越臟。

為什么垃圾不會(huì)自己掉下來(lái)？

很多人第一反應(yīng)是，既然有地球引力，這些垃圾早晚會(huì)掉回來(lái)燒掉吧？這個(gè)直覺(jué)只對(duì)一部分近地軌道垃圾有效。越靠近大氣層頂端的軌道，稀薄大氣帶來(lái)的阻力越大，軌道高度會(huì)緩慢衰減，最終再入大氣燒毀。

國(guó)際空間站在大約400公里高的軌道，每年會(huì)因?yàn)樽枇p失一兩百米高度，需要定期點(diǎn)火“加高”；低一些的小碎片確實(shí)可能在幾十年內(nèi)自然消失。

問(wèn)題是，人類(lèi)堆垃圾最狠的“熱區(qū)”，恰恰在700–1000公里這一圈。這個(gè)高度的大氣極其稀薄，一塊金屬碎片可以穩(wěn)定飛幾十年、幾百年。

那顆與銥星相撞的“宇宙2251號(hào)”，原計(jì)劃設(shè)計(jì)壽命只有10年，但它退役后一直賴(lài)在軌道上，還把正常運(yùn)行的衛(wèi)星帶進(jìn)了事故。類(lèi)似的“幽靈衛(wèi)星”和廢棄上面級(jí)，目前在中高軌上還有成百上千個(gè)。

別忘了，碎片越多，碰撞概率越高，碰撞又會(huì)制造出更多碎片，這是一個(gè)典型的正反饋系統(tǒng)。

NASA做過(guò)模型模擬：即使人類(lèi)從今天開(kāi)始完全停止發(fā)射新衛(wèi)星，僅靠現(xiàn)有垃圾之間的碰撞和老衛(wèi)星的自發(fā)解體，很多關(guān)鍵高度的碎片數(shù)量在未來(lái)200年里依然會(huì)持續(xù)增加。這意味著“啥都不做，等它自然消?！睅缀醪豢赡?，物理規(guī)律在這件事上不但不幫我們，反而推波助瀾。

軌道力學(xué)還有一個(gè)殘酷現(xiàn)實(shí)：不同軌道高度、不同傾角的垃圾，相互之間速度差巨大。你要靠一艘“清理飛船”去一個(gè)個(gè)追著抓，不但費(fèi)時(shí)，還極其耗能。就像在幾條車(chē)速不同、方向各異的高速路上，開(kāi)著一輛車(chē)去專(zhuān)門(mén)追每一輛壞車(chē)，光是變道和加減速，油都要燒哭。

這就是為什么，明明物理原理不難，太空“撿垃圾”到現(xiàn)在都還停留在實(shí)驗(yàn)階段。在“太空垃圾”這件事上，大自然不像地球生態(tài)那樣有“自?xún)裟芰Α?，反而有點(diǎn)“助紂為虐”的意思。如果人類(lèi)不主動(dòng)干預(yù)，這個(gè)天上的大垃圾場(chǎng)，只會(huì)越來(lái)越難收拾。

真要去“撿垃圾”，貴到什么程度？幾種思路正在試水

既然等不來(lái)“自然清除”，那就只能主動(dòng)出手。現(xiàn)在業(yè)內(nèi)討論最多的幾條技術(shù)路線，大致可以歸納為“抓、網(wǎng)、拖、燒”四個(gè)字。

比如歐洲航天局主導(dǎo)的ClearSpace-1任務(wù)，計(jì)劃在本十年中期發(fā)射一艘專(zhuān)用清理飛行器，去捕獲一塊大約100公斤的“Vespa上面級(jí)殘骸”，它會(huì)先在軌道上慢慢靠近目標(biāo)，用四個(gè)可展開(kāi)的機(jī)械臂“掐”住，然后一起進(jìn)入再入軌道，在大氣中燒毀。整個(gè)任務(wù)預(yù)算在1億歐元級(jí)別，只清理一個(gè)目標(biāo)。

另一條路是“撒網(wǎng)”。日本和歐洲曾做過(guò)用繩網(wǎng)捕捉目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)設(shè)想，思路是放出一張可以展開(kāi)的網(wǎng)，在合適的時(shí)間窗口把目標(biāo)包住，再通過(guò)拖曳的方式降低高度。這聽(tīng)起來(lái)像“漁船打撈”，但在每秒幾公里的速度下，時(shí)機(jī)誤一點(diǎn)，網(wǎng)就成了漫天亂飛的新垃圾。

還有一些更“聰明”的想法，比如磁性拖拽和激光拖拽。

前者設(shè)想在未來(lái)發(fā)射的新衛(wèi)星上預(yù)裝“磁性接口”，退役時(shí)由服務(wù)飛行器用磁力吸附后帶著減速。

后者試圖用地面或太空平臺(tái)上的高能激光，輕微照射小碎片的一側(cè)，通過(guò)蒸發(fā)表面材料產(chǎn)生微小反作用力，慢慢改變軌道，讓它們?cè)缫稽c(diǎn)再入大氣。這些方案在物理上說(shuō)得通，實(shí)驗(yàn)室里也有初步驗(yàn)證，但真正大規(guī)模部署，還有一大堆工程細(xì)節(jié)要啃。

繞了一圈，最大的難題還是錢(qián)。按成本粗算，清理一件大目標(biāo)要上億人民幣，而目前可追蹤的大型廢棄物有幾千個(gè)，碎片更是數(shù)以萬(wàn)計(jì)。

光是把“最大號(hào)、最危險(xiǎn)”的那幾十個(gè)上面級(jí)處理掉，就已經(jīng)是一筆天文數(shù)字。更何況，每發(fā)一艘清理飛行器上去，本身也增加了臨時(shí)軌道擁擠度，這賬怎么算，誰(shuí)來(lái)掏錢(qián)，都是現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

誰(shuí)來(lái)做太空“環(huán)衛(wèi)工”？這是技術(shù)之外最難的問(wèn)題

就算技術(shù)上慢慢摸出路來(lái)，還有個(gè)繞不過(guò)去的問(wèn)題：這些垃圾到底算誰(shuí)的？誰(shuí)有權(quán)、誰(shuí)有義務(wù)去清？又是誰(shuí)來(lái)為清理買(mǎi)單？

現(xiàn)行的國(guó)際規(guī)則（比如《外空條約》《登記公約》）大體遵循一個(gè)原則：哪個(gè)國(guó)家發(fā)射的物體，法律責(zé)任就歸哪個(gè)國(guó)家。好處是出了事故可以找到“名義上的責(zé)任方”。

壞處是，別人要去動(dòng)你在軌的“廢物”，理論上得先征求你同意。清理行動(dòng)一旦涉及擁有潛在軍事用途的衛(wèi)星殘骸，國(guó)家安全的敏感神經(jīng)就會(huì)被按到，談判就復(fù)雜了。

另一方面，太空垃圾是“全球公害”，但制造垃圾的貢獻(xiàn)并不均勻。冷戰(zhàn)時(shí)期的美蘇，以及后來(lái)的幾個(gè)航天大國(guó)，是主要堆積者；不少后來(lái)進(jìn)入太空時(shí)代的發(fā)展中國(guó)家，發(fā)射次數(shù)有限，卻同樣要承擔(dān)軌道環(huán)境惡化帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。從他們的角度看，“你們幾十年隨便扔，現(xiàn)在要求所有人一起掏錢(qián)打掃”，這口氣很難咽得太順。

在我看來(lái)，未來(lái)十到二十年內(nèi)，最可行的路徑可能是：幾個(gè)有實(shí)力的航天大國(guó)和大型商業(yè)公司，在自家項(xiàng)目上先把“太空環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)”抬起來(lái)。

比如SpaceX為“星鏈”衛(wèi)星設(shè)計(jì)了較短壽命和快速脫軌方案，歐洲、日本在新任務(wù)立項(xiàng)時(shí)把壽命后處置方案寫(xiě)進(jìn)硬性指標(biāo)。這種“帶頭多花點(diǎn)錢(qián)”的行為，既是出于長(zhǎng)遠(yuǎn)利益考慮，也是在為將來(lái)可能更嚴(yán)格的國(guó)際規(guī)則做鋪墊。

不管怎么樣，這筆“環(huán)衛(wèi)賬”，遲早都是要算的。