摘要：连接到空间站的一艘俄罗斯航天器点燃了发动机五分钟，略微调整了空间站的轨道，使这个足球场大小的实验室远离了危险。据美国宇航局称，如果空间站没有改变航向，碎片可能会经过其轨道路径4公里的范围内。
11月，当一块太空垃圾转向国际空间站时，机上的七名宇航员做好了准备。
连接到空间站的一艘俄罗斯航天器点燃了发动机五分钟，略微调整了空间站的轨道，使这个足球场大小的实验室远离了危险。据美国宇航局称，如果空间站没有改变航向，碎片可能会经过其轨道路径4公里的范围内。
碎片撞击空间站可能意味着灾难。撞击可能使空间站的某些部分减压，使宇航员争先恐后地回家。
更令人担忧的是：潜在的撞击并不罕见。自2000年11月首次被占领以来，国际空间站已经不得不进行数十次类似的机动，随着环绕地球轨道的物体数量的增加，碰撞风险每年都在增加。
多年来，太空交通专家一直对日益严重的拥堵敲响警钟。早期的碰撞、爆炸和武器试验已经导致了数以万计的碎片，专家们正在追踪这些碎片，可能还有数百万块是当前技术无法看到的。
虽然宇航员面临的风险可能是首要问题，但轨道拥堵也对卫星和为我们日常生活提供动力的天基技术造成危险，包括GPS工具以及一些宽带、高速互联网和电视服务。
“过去四年里，我们在太空中发射的物体数量呈指数级增长，”图森市亚利桑那大学（University of Arizona）行星科学教授维什努·雷迪（Vishnu Reddy）博士说，“所以我们正在走向我们一直害怕的情况。”
雷迪提到的事件是一种称为Kessler综合征的假设现象。以美国天体物理学家唐纳德·凯斯勒（Donald Kessler）的名字命名，并根据他1978年的学术论文，凯斯勒综合症（Kessler Syndrome）——正如今天使用的术语——有一个模糊的定义。
但这个短语广义地描述了太空中的碎片引发连锁反应的场景：一次爆炸发出一股碎片，这些碎片又会撞上其他太空物体，产生更多的碎屑。级联效应可能会持续到地球轨道被垃圾堵塞，以至于卫星无法运行，太空探索必须停止。
研究人员对当前的风险水平以及太空拥堵究竟何时会达到不归路存在分歧。
但关于一件事，人们普遍达成共识：根据我们对科学家和太空交通专家的采访，太空交通是一个迫切需要解决的严重问题。
据欧洲航天局（European Space Agency）称，自1957年太空飞行诞生以来，已经发生了650多次“导致碎片的解体、爆炸、碰撞或异常事件”。这些事件包括卫星意外相撞、火箭部件和航天器意外爆炸，以及美国、俄罗斯、印度和中国等国的武器试验，这些试验在轨道的不同高度喷出碎屑。
例如，作为2021年武器试验的一部分，俄罗斯向自己的一颗卫星发射了一枚导弹，造成了 1500多块可追踪的碎片。
两个星载物体之间上一次发生重大意外碰撞发生在2009年2月，当时一颗名为Kosmos 2251 的报废俄罗斯军用卫星撞上了美国电信公司Iridium运营的有源通信卫星Iridium 33。那次事件产生了一团巨大的云，由近 2000块直径近10厘米的碎片和数千个更小的碎片组成。
小规模的类似事件也很常见：例如，追踪太空物体的公司 LeoLabs 周一表示，一颗美国空军气象卫星于12月19日在轨道上解体，产生了至少50块新的碎片。这只是过去几个月一系列四次“碎片化”事件中的最新一次，这些事件造成了300多块新的垃圾。
对于管理卫星的人来说，太空拥堵可能是一场噩梦。卫星运营商每天收到十几条或更多有关潜在冲突的警报是很常见的。
跟踪轨道上的物体的过程（称为空间态势感知）涉及跟踪两个实体之间可能的“合相”或接近。
例如，据LeoLabs称，在今年的一次事故中，一颗NASA气象卫星与一枚报废的俄罗斯火箭离相撞已不到20米了。
但风险可能比太空态势感知所能预测的还要高。在大多数情况下，物体必须大于网球才能被跟踪。其余天体太小而无法反射光线，或者位于难以直接观察的遥远轨道区域。
“即使使用当今最好的传感器，能够可靠地看到或跟踪的内容也是有限的，而且较小的太空碎片往往无法跟踪，”太空交通软件公司COMSPOC Corp.的特殊项目主管鲍勃·霍尔（Bob Hall）说。
但小物体仍然可能构成重大威胁。据美国宇航局称，在轨道上，物体旋转的速度如此之快，以至于即使是一粒油漆也能砸穿金属。这意味着留在太空中的任何垃圾都令人深感担忧——而且可能是灾难性的。
目前尚不清楚太空中碰撞的连锁反应会如何发展。
地球轨道的不同区域有其自身的拥堵和风险水平。近地轨道延伸到行星表面上方约2000公里处，是迄今为止最拥挤的轨道。该地区是两个载人空间站和大量卫星的所在地，这些卫星星座可以传输互联网——例如SpaceX的近 7000颗Starlink卫星网络——监测天气、观察农作物生产或分析气候。
如果近地轨道发生一连串爆炸，可能会威胁到宇航员的生命，停止火箭发射，并导致那里的所有卫星技术被摧毁。
在这种情况下，如果有的话，好消息是灾难性的情况可能不会持续几代人：“我们在近地轨道上还有残余的大气层，所以我们有一个自然的清洁机制，”印第安纳州普渡大学（Purdue University）航空航天学副教授卡罗琳·弗鲁（Carolin Frueh）说。
弗鲁说，在大约500公里的高度，轨道上的物体将在大约25年内自然落回地球或在大气中解体，这表明这个距离的碎片场可能不会威胁到未来几代人进入太空的机会。
但在更高的轨道上，情况会迅速变化。在近800公里的距离上，一块碎片至少需要一个世纪才能自然地从太空中拖出。在超过1000公里的地方，这个过程将需要数千年。这对地球同步轨道来说是个坏消息——该地区距离地球表面约35786公里，该地区拥有价值25亿美元的通信卫星，将电视和其他服务传送到全球广大地区。
“这种类似凯斯勒综合症的事件可能发生的最危险的地方是GEO，”亚利桑那大学研究员雷迪说。“因为我们没有办法快速清理它。”
2013年的电影《地心引力》（Gravity）将凯斯勒综合症（Kessler Syndrome）的想法搬上了大银幕：俄罗斯导弹袭击了一颗报废的卫星，引发了一连串的碰撞，产生了一团垃圾，摧毁了其他卫星和航天器。
但是，专家表示，虽然《地心引力》中的戏剧性事件展开了一个半小时，但现实生活中的凯斯勒综合症场景可能需要数年或数十年才能上演。
自从这部电影十多年前上映以来，轨道拥堵迅速加剧：美国军方当时跟踪的物体约为23000 个，而今天为 47000 个。
普渡大学的弗鲁说，尽管正在努力计算连锁反应可能在何处、何时以及如何开始，但这是一项不可能完成的任务。“一旦我们预测了未来，我们就必须做出假设，每个模型都是错误的——但有些是有用的。”
模型不准确，因为即使是专家也没有关于物体在轨道上位置的原始图片。小于约10厘米的物体在很大程度上是不可见的。更重要的是，太空天气可以改变轨道轨迹，因此很难准确预测碎片的移动方式和位置，科罗拉多大学空间天气技术、研究和教育中心主任托马斯·伯杰博士说。伯杰于12月11日在华盛顿特区举行的美国地球物理联盟年会上就该主题发表了讲话。
太空垃圾碎片的大小和形状也是个谜。因此，要对单个凯斯勒综合症效应进行建模，分析师必须准确猜测卫星将如何分解、碎片的每一块看起来如何、它会飞向哪里以及接下来可能撞到什么其他物体。
COMSPOC Corp.的首席科学家兼空间标准与创新中心主任丹·奥尔特罗格（Dan Oltrogge）说：“让我心烦意乱的是，数据不够准确，无法让你真正避免你认为自己正在避免的事情。”
鉴于“凯斯勒综合症”不是一个瞬间的事件，科学家们正在争论这种现象是否已经在运动。凯斯勒的思想实验要求研究人员考虑——即使所有火箭发射都停止了——太空中的碰撞是否仍然会增加轨道上物体的数量。目前尚不清楚是否已经达到了这一点。
专家们似乎一致认为，轨道上的情况是有问题的。没有人说他们相信灾难肯定可以避免。他们说，更有可能的是，轨道上的垃圾将继续扩散。
弗鲁说：“我很悲观，我们将及时采取行动，在此过程中不会造成经济损失。”
密歇根大学（University of Michigan）气候与空间科学与工程教授尼尔顿·伦诺（Nilton Renno）博士说，他生来就很乐观。但地球轨道的情况让他想起了我们家乡星球上正在发生的生态困境。
“我喜欢把太空碎片比作海洋中的塑料，”他说，“我们曾经认为海洋是无限的，我们扔进垃圾和塑料，现在我们意识到——不，这些是有限的资源。如果我们不小心我们的所作所为，我们将造成巨大的损害。”
在谈论防止碎片在地球轨道上扩散时，有两大考虑因素。
一个是清理技术：公司和政府倡议正在寻求开发将碎片拖出轨道的方法，例如由欧洲航天局和科技公司高性能空间结构系统（HPS GmbH）开发的阻力增强离轨子系统（ADEO）。据欧洲航天局称，原型制动帆于 2022年12月从ION卫星成功部署。
欧洲航天局的一份新闻稿称，帆技术“通过增加大气表面阻力效应提供了一种被动的脱离轨道方法”，目的是使报废的卫星更快地下降，并在地球大气层中无碎片地燃烧。
然而，伦诺指出，这些方法是实验性的，而且非常昂贵。目前尚不清楚谁愿意为它们付费。
第二个考虑因素是监管。多年来，太空政策专家一直在追踪通过新的国际准则或国家法律的努力，以防止太空公司或不良行为者不负责任地行事。
目前正进行一些努力。9月，联合国通过了《未来公约》。该文件由会员国通过，其中包括各国打算“通过和平利用外层空间委员会讨论为太空交通、太空碎片和太空资源建立新的框架”。措辞似乎含糊不清，太空政策专家指出，联合国没有执行手段。
伦诺说，也许更实际的是让各个国家为太空利益相关者制定法律。他认为美国应该在这一过程中发挥领导作用。
亚利桑那大学的雷迪（Reddy）对此表示赞同。“我认为最大的担忧是缺乏监管，我认为制定一些由行业提出的规范和指导方针会有很大帮助。”
来源：风趣科技圈