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。人類這幾十年往天上扔的東西多到什么程度？真要清理，我們還有沒有機(jī)會“補(bǔ)作業(yè)”？

我們已經(jīng)在頭頂堆出一圈“看不見的垃圾帶”了

所謂太空垃圾，并不只是幾塊廢棄衛(wèi)星那么簡單。歐洲航天局的統(tǒng)計顯示，截至2024年，人類累計成功發(fā)射約1.5萬個衛(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)險的，是美國空間監(jiān)視網(wǎng)目錄里3.6萬塊大于10cm的可跟蹤廢棄物——退役衛(wèi)星、火箭上面級、碎裂部件等。更麻煩的是，這只是“看得見”的大塊頭；歐空局2024年模型估算，1~10cm的碎片約有120萬個，1 mm~1cm的更達(dá)1.3億個?，F(xiàn)有監(jiān)測手段對后者幾乎束手無策。

這些垃圾不是“自然長出來”的，基本都和兩類事件有關(guān)。

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

比如1985年，美國空軍開展“燒霜”行動，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)行的美國科學(xué)衛(wèi)星Solwind P78-1。據(jù)估計，此次撞擊制造了至少285塊可追蹤的軌道碎片。

另一類則是碰撞和爆炸。

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

小碎片聽起來不起眼，但別忘了軌道上的相對速度。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”雷達(dá)衛(wèi)星的太陽能電池板上，被一個不到5毫米的碎片打出明顯凹痕，幸好沒打中主體。這樣的“擦傷”只是警告，如果某個關(guān)鍵衛(wèi)星正面被幾厘米的金屬塊撞中，很可能直接報廢。

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”，就是這個效應(yīng)的極端演繹。只不過在現(xiàn)實(shí)世界里，這個過程是幾十年、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，而是一個正在發(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、看天氣預(yù)報，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)搞得越來越臟。

為什么垃圾不會自己掉下來？

很多人第一反應(yīng)是，既然有地球引力，這些垃圾早晚會掉回來燒掉吧？這個直覺只對一部分近地軌道垃圾有效。越靠近大氣層頂端的軌道，稀薄大氣帶來的阻力越大，軌道高度會緩慢衰減，最終再入大氣燒毀。

國際空間站在大約400公里高的軌道，每年會因?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。

問題是，人類堆垃圾最狠的“熱區(qū)”，恰恰在700–1000公里這一圈。這個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”，原計劃設(shè)計壽命只有10年，但它退役后一直賴在軌道上，還把正常運(yùn)行的衛(wèi)星帶進(jìn)了事故。類似的“幽靈衛(wèi)星”和廢棄上面級，目前在中高軌上還有成百上千個。

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

NASA做過模型模擬：即使人類從今天開始完全停止發(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200年里依然會持續(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”去一個個追著抓，不但費(fèi)時，還極其耗能。就像在幾條車速不同、方向各異的高速路上，開著一輛車去專門追每一輛壞車，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“自凈能力”，反而有點(diǎn)“助紂為虐”的意思。如果人類不主動干預(yù)，這個天上的大垃圾場，只會越來越難收拾。

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“自然清除”，那就只能主動出手?，F(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”四個字。

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

另一條路是“撒網(wǎng)”。日本和歐洲曾做過用繩網(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的網(wǎng)，在合適的時間窗口把目標(biāo)包住，再通過拖曳的方式降低高度。這聽起來像“漁船打撈”，但在每秒幾公里的速度下，時機(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)想在未來發(fā)射的新衛(wèi)星上預(yù)裝“磁性接口”，退役時由服務(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上的高能激光，輕微照射小碎片的一側(cè)，通過蒸發(fā)表面材料產(chǎn)生微小反作用力，慢慢改變軌道，讓它們早一點(diǎn)再入大氣。這些方案在物理上說得通，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。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，碎片更是數(shù)以萬計。

光是把“最大號、最危險”的那幾十個上面級處理掉，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，本身也增加了臨時軌道擁擠度，這賬怎么算，誰來掏錢，都是現(xiàn)實(shí)問題。

誰來做太空“環(huán)衛(wèi)工”？這是技術(shù)之外最難的問題

就算技術(shù)上慢慢摸出路來，還有個繞不過去的問題：這些垃圾到底算誰的？誰有權(quán)、誰有義務(wù)去清？又是誰來為清理買單？

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

壞處是，別人要去動你在軌的“廢物”，理論上得先征求你同意。清理行動一旦涉及擁有潛在軍事用途的衛(wèi)星殘骸，國家安全的敏感神經(jīng)就會被按到，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)時期的美蘇，以及后來的幾個航天大國，是主要堆積者；不少后來進(jìn)入太空時代的發(fā)展中國家，發(fā)射次數(shù)有限，卻同樣要承擔(dān)軌道環(huán)境惡化帶來的風(fēng)險。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打掃”，這口氣很難咽得太順。

在我看來，未來十到二十年內(nèi)，最可行的路徑可能是：幾個有實(shí)力的航天大國和大型商業(yè)公司，在自家項目上先把“太空環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)”抬起來。

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

不管怎么樣，這筆“環(huán)衛(wèi)賬”，遲早都是要算的。