星鏈兩度與中國空間站危險擦肩，“太空垃圾”坐實？

據(jù)《12月3日中國常駐聯(lián)合國（維也納）代表團(tuán)給秘書長的普通照會》（以下簡稱照會）中指出，美國公司SpaceX發(fā)射的星鏈衛(wèi)星，在今年前后兩次接近中國空間站，對空間站內(nèi)三位航天員的生命健康構(gòu)成了危險，為此，尚在建設(shè)階段的中國空間站組合體實施了兩次“緊急避碰”。

照會部分內(nèi)容 / 和平利用外層空間委員會

兩次緊急避碰

照會中指出，第一次緊急避碰發(fā)生在2021年7月1日，星鏈-1095衛(wèi)星與中國空間站發(fā)生近距離接近事件。屆時，星鏈-1095衛(wèi)星降低至平均軌道高度382千米后，并保持在該軌道高度運(yùn)行，而中國空間站組合體的軌道高度正好在390千米左右。

第二次緊急避碰發(fā)生在2021年10月21日，另一顆衛(wèi)星星鏈-2035與中國空間站發(fā)生近距離接近事件。該衛(wèi)星并非維持在某一軌道高度，而是在連續(xù)軌道機(jī)動狀態(tài)，中國空間站對其機(jī)動策略未知，也無法評估具體的軌道誤差，所以為了規(guī)避風(fēng)險又一次實施了緊急避碰。

為此中方根據(jù)“太空憲法”《外空條約》第五條發(fā)出通知，提醒并告知締約國和聯(lián)合國秘書長。且根據(jù)條約第六條原則規(guī)定，即便是SpaceX這樣的非政府部門進(jìn)行的航天活動，也要由其所屬國家承擔(dān)國際責(zé)任。

“擦肩”的起因

要想了解這兩次事件的起因，我們必須先要了解變軌的概念。在運(yùn)行階段，人造衛(wèi)星、空間站和宇宙飛船等在正常運(yùn)行過程中，往往都會出現(xiàn)變軌的情況，比如發(fā)射過程中的升軌、對接中的變軌或是提早規(guī)避太空垃圾的變軌等等，此外維持既定軌道高度的飛行器在運(yùn)行一段時間后，也需要再度升軌。正因所以，380千米到400千米成了中國空間站需要注意的軌道范圍。

星鏈-1095衛(wèi)星的平均軌道高度 / In The Sky

我們先來看第一次緊急避碰事件中的星鏈-1095衛(wèi)星，該衛(wèi)星已經(jīng)于今年9月19日正式退役，上圖是該衛(wèi)星的平均軌道高度圖?？梢钥闯?，星鏈-1095從五月到六月左右開始了退役降軌的過程，但在接近7月1日的前一段時間里，一直維持在380千米左右的高度，與照會中的說明一致。從其他的星鏈衛(wèi)星退役降軌圖來看，這樣的維持時間并不規(guī)律，正是在這樣的情況下，中國空間站采取了預(yù)防性的緊急避碰。

星鏈-2305軌道高度 / ORBITING NOW

第二次緊急避碰事件面對的則是發(fā)射成功后，仍在升軌階段的星鏈-2305衛(wèi)星。由上圖可以看出，10月21日左右該衛(wèi)星的軌道高度達(dá)到了386千米左右，接近再次發(fā)生。從星鏈衛(wèi)星的軌道歷史來看，難以判斷該衛(wèi)星接下來的升降軌策略，中國空間站再次緊急避碰。直到11月份，該衛(wèi)星才達(dá)到550千米左右的既定軌道高度。

星鏈的“威脅”

如此看來，現(xiàn)在的星鏈已經(jīng)對我國空間站造成了一定的安全威脅，要知道這還只是不到2000枚衛(wèi)星的在軌狀態(tài)，就已經(jīng)在3個月左右的時間里發(fā)生了兩次相關(guān)事件，而美國FCC已經(jīng)批準(zhǔn)的星鏈衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到12000枚，這些衛(wèi)星的升空、退役乃至故障都具有一定的潛在威脅。

以SpaceX的說法，如此多的星鏈衛(wèi)星是為了擴(kuò)展其網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋范圍，更是聲稱星鏈已經(jīng)具備自主避碰的設(shè)計。從今年星鏈衛(wèi)星主動避開俄羅斯衛(wèi)星碎片也可以看出，星鏈衛(wèi)星確實具備這一能力。但由于其避碰策略未知，中國空間站在搭載航天員的情況下，必然需要提前實施避碰。

聶海勝在軌拍攝照片 / 中國載人航天工程網(wǎng)

這種避碰對于飛行器本身的性能都是一種考驗，星鏈這種大小的衛(wèi)星其實探測識別起來相當(dāng)簡單，但像Swarm的SpaceBEE這種微型衛(wèi)星識別起來還是有一定難度的。此外，緊急避碰對于飛行器的動力系統(tǒng)也是一種挑戰(zhàn)。盡管中國空間站不懼這些挑戰(zhàn)，但這些能規(guī)避的風(fēng)險自然還是規(guī)避掉最好，這也是中方提交該照會的原因之一。

稍微可以讓人安心一點的就是在這12000枚衛(wèi)星中，尚未發(fā)射的絕大多數(shù)星鏈衛(wèi)星運(yùn)行在非靜止軌道（NGSO）上，高度范圍為335千米到346千米。但考慮到這龐大的發(fā)射數(shù)量，難免不會對其他的太空活動造成影響。

其實不止是中國空間站，其他空間飛行器將來也有可能受到星鏈的威脅，不少人懷疑星鏈甚至?xí)γ绹约旱奶招袆釉斐捎绊懀c他國的空間飛行器發(fā)生碰撞的話，就屬于國際事故了。

今年8月份，歐洲一研究機(jī)構(gòu)通過分析Socrates衛(wèi)星碰撞評估數(shù)據(jù)庫，得出SpaceX的星鏈衛(wèi)星如今每周都會發(fā)生1600起小于1km的近距離接近事件，幾乎占據(jù)了每周總事件數(shù)的一半。這1600起接近事件中大部分發(fā)生在兩個星鏈衛(wèi)星之間，除去這些事件之外，仍有500起星鏈衛(wèi)星與其他空間飛行器發(fā)生的接近事件。該研究還指出，如果繼續(xù)任由星鏈衛(wèi)星發(fā)展下去的話，SpaceX將包攬90%以上的接近事件。

愈發(fā)嚴(yán)峻的軌道形勢

盡管現(xiàn)在國際倡導(dǎo)的理念是太空是一種共享資源，但在特定的軌道范圍內(nèi)，它依然是一種有限的資源。SpaceX的星鏈大量發(fā)射衛(wèi)星其實是一種“搶地”行為，以商業(yè)活動對科研活動造成了干擾甚至威脅。

1967年生效的《外空條約》雖然在各締約國之間達(dá)成了一定程度的共識，但對于各國的商業(yè)發(fā)射活動仍是沒有太大制約的，甚至可以說是名存實亡的。隨著今年國外各大太空商業(yè)巨頭紛紛開始涉足太空，如果SpaceX之類的企業(yè)不做好與各個國家機(jī)構(gòu)的及時有效溝通，在沒有強(qiáng)有力的管束下，太空科研的形勢或許會變得更加嚴(yán)峻。