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導(dǎo)語(yǔ)：3月10日消息，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）2024年科學(xué)探索預(yù)算為272億美元，其中10億美元計(jì)劃開(kāi)發(fā)新型太空拖船。而此前中國(guó)的實(shí)踐21號(hào)（SJ-21）衛(wèi)星曾讓外媒“如臨大敵”。太空拖船的作用到底有多么重要？中國(guó)在此領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀是怎樣的？

一、“空間碎片”與“太空拖船”

自1957年前蘇聯(lián)把全世界的第一顆人造衛(wèi)星送上天，至今66年的時(shí)間，人類的空間活動(dòng)共制造了數(shù)以億計(jì)的空間碎片（也叫太空垃圾）?？臻g碎片的構(gòu)成主要包括：失效航天器、火箭殘骸、操作性碎片等。碎片彼此相撞又會(huì)產(chǎn)生新的二次解題碎片，目前空間碎片數(shù)量還在快速增加。按照這種速度發(fā)展下去，人類很難找到?jīng)]有太空碎片的軌道，清理太空碎片垃圾勢(shì)在必行。

根據(jù)美國(guó)空間監(jiān)測(cè)網(wǎng)（SSN）的數(shù)據(jù)，地球軌道上10cm 以上太空碎片，數(shù)量從 1976 年的約 5000 個(gè)增長(zhǎng)到了 2018 年的18000 多個(gè)，40 多年內(nèi)增長(zhǎng)了近 3 倍；微小碎片（尺寸在 mm 級(jí)）的數(shù)量更是超過(guò)了 200 多億個(gè)。

中國(guó)空間碎片行動(dòng)計(jì)劃首席科學(xué)家都亨介紹，“太空垃圾是必須面對(duì)和亟需解決的難題?！蓖ǔＵJ(rèn)為大小在1.5厘米至20厘米的碎片具備破壞力。其中，5厘米大小的碎片可使一顆衛(wèi)星失效，10厘米大小的碎片可將一顆衛(wèi)星摧毀，一個(gè)僅10克重的空間碎片的太空撞擊能量，不亞于一輛以每小時(shí)100公里速度行駛的小汽車(chē)所產(chǎn)生的撞擊能量，對(duì)太空飛行器造成了非常大的危險(xiǎn)。

太空拖船（Spacetug）最早是1953年美國(guó)科幻作家默里·倫斯特(Murray Leinster ) 用它作為太空平臺(tái)的續(xù)集小說(shuō)的標(biāo)題。全世界航空航天業(yè)一直都在探索清除地球軌道上“太空碎片”的方法，而太空拖船是一種“可能”的解決方案。雖然太空拖船的想法自 1950 年代就已存在，但直到2020 年，美國(guó)Northrop Grumman公司才最終證明一顆衛(wèi)星有可能安全地抓住另一顆衛(wèi)星（但那是一次加油任務(wù)，而不是脫軌任務(wù)）。

二、中國(guó)“空間碎片行動(dòng)計(jì)劃”的一路反超

空間碎片成為了近 20 年來(lái)航天領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題之一，為此各主要航天強(qiáng)國(guó)也都積極開(kāi)展便宜、可靠、高效、安全的空間碎片清除研究。已提出的空間碎片主動(dòng)清除技術(shù)主要包括飛網(wǎng)捕獲、電動(dòng)力繩、增阻裝置、激光/定向能等，但這些技術(shù)目前大都處于理論研究、仿真分析和演示驗(yàn)證階段，受限于技術(shù)難度和成本的制約，很難在短時(shí)間內(nèi)投入工程應(yīng)用。

中國(guó)空間技術(shù)研究院副院長(zhǎng)，空間碎片行動(dòng)計(jì)劃首席專家李明曾在回答記者時(shí)表示， 3.6萬(wàn)千米高度高軌道的空間碎片，主要是失效的衛(wèi)星殘骸，對(duì)于這種大體及大質(zhì)量空間碎片，最好的清除辦法一般是采用捕捉方法，這種方法可以采用飛網(wǎng)、飛爪或機(jī)械臂的方式將其收集在一起,最終將其拖入地球大氣層燒毀。

2016年6月25日，中國(guó)借長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭首飛，成功發(fā)射了“遨龍一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，“遨龍一號(hào)”是一臺(tái)空間碎片主動(dòng)清理飛行器，它的獨(dú)特之處就是在于它的機(jī)械臂。這款機(jī)械臂可以抓取廢棄衛(wèi)星和太空碎片，并具有將它們帶到大氣層燃燒的能力。

“遨龍一號(hào)”的機(jī)械臂系統(tǒng)充分融合了仿生學(xué)、機(jī)械、電子控制等多科學(xué)技術(shù)，具備定點(diǎn)停留和不斷跟蹤繞行目標(biāo)碎片的能力。既可以讓前端保持抓取的靈活性，也可以后端則盡量在抓取過(guò)程中保持大的活動(dòng)空間。

2021年6月搭載神舟十二號(hào)載人飛船的航天員與大型機(jī)械臂搭檔，共同完成艙外活動(dòng)，再次驗(yàn)證我國(guó)太空機(jī)械臂技術(shù)的穩(wěn)定性。

2021年10月24日9時(shí)27分，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭成功將“實(shí)踐21（SJ-21）”號(hào)衛(wèi)星送入軌道的。它是一顆技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星，主要驗(yàn)證的就是太空碎片減緩技術(shù)，它不僅能夠精確定位和自由變軌，還自帶一套太空碎片清理設(shè)備，有能力清理有危險(xiǎn)的太空垃圾。最早可以追溯到東方紅一號(hào)衛(wèi)星的實(shí)踐系列是一個(gè)神秘龐大衛(wèi)星系列，我國(guó)名字里帶有“實(shí)踐”二字的衛(wèi)星，都不好惹，“SJ-21”衛(wèi)星其軌道參數(shù)就是靜止衛(wèi)星軌道，主要用于“空間碎片減緩技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證”，說(shuō)白了就是通過(guò)技術(shù)手段將使得外太空碎片減速，從而墜入地球大氣層燒毀的技術(shù)。

“SJ-21”將重1噸的北斗G2衛(wèi)星拖拽升軌到近1.5萬(wàn)公里外的“墓地軌道”需要耗費(fèi)大量的推進(jìn)劑。而“SJ-21”號(hào)執(zhí)行完太空垃圾減緩任務(wù)之后，又回到自己原先的軌道上，意味著它還可以執(zhí)行新的任務(wù)，它剩余的推進(jìn)劑還有很多，或者是有補(bǔ)充的途徑。充分證明我國(guó)的太空加油技術(shù)也已經(jīng)非常成熟了。

三、“SJ-21”衛(wèi)星讓外媒慌了神

2022年1月16日，美國(guó)“突發(fā)防務(wù)”網(wǎng)站刊發(fā)了一篇標(biāo)題為中國(guó)“SJ-21”拖船將垃圾衛(wèi)星帶向死亡地帶的報(bào)告，

該報(bào)道稱，一家美國(guó)商業(yè)太空監(jiān)測(cè)公司的空間態(tài)勢(shì)感知首席架構(gòu)師布賴恩·弗萊厄林26日在美國(guó)智庫(kù)“戰(zhàn)略與國(guó)際研究中心”主辦的網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)上宣稱，2022年1月22日中國(guó)“實(shí)踐21號(hào)（SJ-21）”衛(wèi)星“似乎正在發(fā)揮太空拖船的作用”，它將一顆失效的北斗2號(hào)G2導(dǎo)航衛(wèi)星從擁擠的地球同步軌道上拖離，由此可見(jiàn)，“SJ-21”號(hào)衛(wèi)星，至少具備以飛網(wǎng)、飛爪或機(jī)械臂捕捉太空碎片的能力。

畫(huà)風(fēng)一轉(zhuǎn)，外媒隨即開(kāi)始懷疑起“SJ-21”衛(wèi)星的真實(shí)意圖。中國(guó)的衛(wèi)星顯然能夠進(jìn)行近距離操作和對(duì)接，也就有能力繼續(xù)使用這顆衛(wèi)星和處理其他后續(xù)衛(wèi)星。美國(guó)白宮“太空政策”主任奧黛麗·謝弗1月26號(hào)稱：“考慮到這個(gè)問(wèn)題”太空中“衛(wèi)星與衛(wèi)星的互動(dòng)需要規(guī)范”

這表明“SJ-21” 試驗(yàn)成功把美國(guó)人嚇壞了，懷疑中國(guó)隨時(shí)可以根據(jù)需要，捕獲敵方重要太空資產(chǎn)，當(dāng)然這些都是美國(guó)沒(méi)有任何證據(jù)的狂想。

結(jié)語(yǔ)：

“SJ-21”號(hào)衛(wèi)星太空碎片減緩技術(shù)驗(yàn)證的成功這是中國(guó)航空航天業(yè)代表世界向前邁出的重要一步，“SJ-21”衛(wèi)星從某種程度已經(jīng)是“太空拖船”了，未來(lái)還有很多想象空間，從理論上來(lái)看它還可以發(fā)展為在軌修理與維護(hù)，也可以加注燃料，或者讓失控衛(wèi)星重新獲得控制，基本上就是一艘太空在軌“維護(hù)站”。

對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)積極開(kāi)展空間環(huán)境保護(hù)行動(dòng)，不僅能夠展現(xiàn)出我國(guó)負(fù)責(zé)任的航天大國(guó)形象，還直接涉及外太空話語(yǔ)權(quán)的爭(zhēng)奪，并將深遠(yuǎn)地影響到構(gòu)建未來(lái)外太空交通管理體系過(guò)程中的利益博弈，對(duì)此必須給予強(qiáng)有力的支持和保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔自正, 徐坤博, 牟永強(qiáng), 等. 空間碎片環(huán)境現(xiàn)狀與主動(dòng)移除技術(shù)[J]. 航天器環(huán)境工程, 2014, 31(2): 129-135

GONG Z Z, XUK B, MUY Q, etal. The spacedebris environment andthe active debrisremoval techniques[J]. Spacecraft Environment Engineering, 2014, 31(2): 129-135

[2] NASA.Orbital debris quarterly news[R/OL].[2018-06-30].第 1 期 泉浩芳等：空間碎片減緩策略分析及相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)綜述 13

https://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/quarterly-news/pdfs/odqnv22i2.pdf

NASA. Orbitaldebris quarterly news[R/OL].[2018-06-30].

[3]Support tothe IADC spacedebris mitigation guidelines: IADC-04-06, Rev5.5[R]. Inter-Agency SpaceDebris Coordination Committee (IADC), 2014

[4]陳凌云, 樊宏圖, 陳亮. 空間碎片減緩措施研究[J].裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2009,20(2): 64-68

CHEN L Y, FAN HT, CHEN L. Research on space debris mitigation measures[J]. Journal ofthe Academy of Equipment Command& Technology, 2009, 20(2): 64-68

[5]汪軼俊, 古艷峰, 唐明亮. 長(zhǎng)征四號(hào)乙/丙運(yùn)載火箭末級(jí)空間碎片減緩技術(shù)研究與應(yīng)用[J].上海航天, 2017, 34(6): 1-6

WANG YJ, GU YF, TANG ML. Research and application ofspace debris mitigationtechnology for orbital stageof CZ-4B/4C launchvehicle[J]. Aerospace Shanghai, 2017,34(6): 1-6

[6]蘇惠芳. 規(guī)制空間碎片致?lián)p責(zé)任之國(guó)際制度分析[J]. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版), 2015, 28(2): 36-43

SU HF. Analyzing thesources of internationallaw of liability fordamage caused by space debris[J]. Journal of BeijingUniversity of Aeronautics and Astronautics (Social Sciences Edition), 2015, 28(2): 36-43

[7]馮國(guó)棟. 空間碎片減控國(guó)際法律規(guī)則研究[J]. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版), 2014, 27(1): 31-34

FENG GD. Study oninternational legal systemon reduction andcontrol of space debris[J]. Journal of Beijing University ofAeronautics and Astronautics(Social Sciences Edition), 2014, 27(1): 31-34

[8]王國(guó)語(yǔ). 空間碎片國(guó)際機(jī)制發(fā)展趨勢(shì)分析[J]. 航天器環(huán)境工程, 2015,32(2): 147-151