本文轉(zhuǎn)載自公眾號“環(huán)球科學(xué)”（id：huanqiukexue）

圖片來源：NASA

凱斯勒現(xiàn)象的威脅越來越近了。

撰文｜王昱

審校｜冬鳶

2025年12月17日，美國SpaceX公司的星鏈35956號衛(wèi)星發(fā)生異常。這顆衛(wèi)星的推進劑儲罐泄漏，導(dǎo)致它產(chǎn)生翻滾，軌道高度迅速下降了4千米，失去了與地面的聯(lián)系，并且還可能產(chǎn)生了數(shù)十塊空間碎片。

好消息是，SpaceX表示，這顆故障衛(wèi)星和碎片預(yù)計在數(shù)周內(nèi)就能重返大氣層并完全燒毀。不至于在近地軌道上停留太多時間，從而對軌道上的其他航天器造成威脅?？茖W(xué)家一直擔(dān)心，偶然產(chǎn)生的空間碎片可能撞擊其他衛(wèi)星，從而產(chǎn)生更多碎片，最終近地軌道的碎片數(shù)量太多，封鎖了地球近地軌道。

ESA制作的地球周圍空間碎片分布圖丨ESA

但壞消息是，近期美國普林斯頓大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，近地軌道已經(jīng)太過擁擠，如果我們失去了對衛(wèi)星的管控能力，我們距離被困在在地球表面，可能只剩下2.8天的時間。

擁堵的近地軌道

近年來，SpaceX大幅提升了人類向太空投送衛(wèi)星的能力，但它建設(shè)的星鏈星座也導(dǎo)致近地軌道擁堵不堪，災(zāi)難性連鎖反應(yīng)的威脅越來越不能忽視。偶然產(chǎn)生的空間碎片可能撞擊其他衛(wèi)星，從而產(chǎn)生更多碎片，最終近地軌道會被危險的太空垃圾覆蓋，所有近地軌道航天器都難以避免被撞擊的威脅，人類再也無法將航天器安全得送往近地軌道，被鎖死在地球表面。這被稱為凱斯勒現(xiàn)象。

星鏈衛(wèi)星在地球軌道上的分布丨satellitemap.space

根據(jù)普林斯頓大學(xué)莎拉·蒂勒（Sarah Thiele）在預(yù)印本平臺上公開的論文，在當(dāng)前所有近地軌道的巨型星座中，每22秒就會發(fā)生一次衛(wèi)星近距離接近，這代表兩顆衛(wèi)星以不到1千米的間距相互經(jīng)過。僅就數(shù)量已經(jīng)超過9000的星鏈衛(wèi)星而言，這個數(shù)字是每11分鐘一次。

這自然會帶來非常高的碰撞風(fēng)險，SpaceX也做出了相應(yīng)的應(yīng)對。平均而言，每顆星鏈衛(wèi)星每年都需要進行41次機動操作，以避免它與軌道上的其他物體相撞。這聽起來是SpaceX在通過精密的方式控制衛(wèi)星運行，但卻有一個不容忽視的風(fēng)險：所有可能失效的系統(tǒng)，終有一天會失效。

假如地面失去了控制衛(wèi)星的能力，任由衛(wèi)星自己運行，不進行規(guī)避機動，多久之后就會產(chǎn)生第一次衛(wèi)星之間的碰撞？研究人員在論文中提出了一個指標——碰撞實現(xiàn)與重大損害時鐘（the Collision Realization and Significant Harm Clock），它的首字母縮寫是CRASH clock，意為碰撞時鐘。

根據(jù)論文的計算，在2018年之前，也就是星鏈等大型星座開建之前，碰撞時鐘是121天。但截至2025年6月，碰撞時鐘已經(jīng)極速縮短到了2.8天。換句話說，就是人類只需要失去對衛(wèi)星的變軌控制，僅需2.8天，衛(wèi)星間的碰撞就會讓近地軌道不再可用。更令人憂心的是，衛(wèi)星運營商哪怕僅僅失去24小時的衛(wèi)星控制能力，就會有30%的概率發(fā)生衛(wèi)星和衛(wèi)星的碰撞，觸發(fā)凱斯勒現(xiàn)象。

失控的衛(wèi)星

地面對衛(wèi)星的控制并不是100%的可靠，太陽風(fēng)暴就是威脅之一。

衛(wèi)星雖然運行在太空中，但太空并不是完全真空，衛(wèi)星依然會受到一定的空氣阻力。太陽風(fēng)暴可以加熱高層大氣，導(dǎo)致衛(wèi)星受到的空氣阻力增加，給衛(wèi)星的位置帶來不確定性。比如2024年5月的一次太陽風(fēng)暴導(dǎo)致低地球軌道上超過一半的衛(wèi)星不得不消耗部分燃料來重新定位。

太陽風(fēng)暴也可能摧毀衛(wèi)星自身的導(dǎo)航和通訊系統(tǒng)，讓它們無法躲避危險。當(dāng)這兩者疊加時，會導(dǎo)致衛(wèi)星定位本身不準、通訊受限，地面的衛(wèi)星運營商完全有可能失去對衛(wèi)星的控制能力。

宇宙中無處不在的太空粒子也是威脅之一。2026年1月2日，西班牙最新的國防通訊衛(wèi)星SpainSat NG-2在前往預(yù)定位置的途中，因為被太空粒子擊中，導(dǎo)致衛(wèi)星受損。目前仍不清楚衛(wèi)星的具體受損情況。

SpainSat NG衛(wèi)星的示意圖丨Airbus

但不論是因為什么原因?qū)е碌孛媸πl(wèi)星的控制，只要失控時間達到2.8天，按照論文的估算，災(zāi)難性的凱斯勒現(xiàn)象就有可能將人類鎖死在地球表面。只有等待數(shù)十年后，凱斯勒現(xiàn)象產(chǎn)生的海量碎片在返回大氣層后，人類才能返回太空。

保護空間安全

太空垃圾早已不是紙上談兵的威脅。2025年11月5日，我國神舟二十號航天員乘組準備返回地球時，發(fā)現(xiàn)返回艙舷窗玻璃出現(xiàn)細微裂紋，不得不推遲返回。隨后中國載人航天工程啟動應(yīng)急預(yù)案，決定讓神舟二十號乘組搭乘神舟二十一號返回地球，并在11月25日發(fā)射了無人的神舟二十二號飛船接替原本待命的神舟二十一號。

降低衛(wèi)星的軌道高度，縮短衛(wèi)星失控后再入大氣層的時間，是避免凱斯勒現(xiàn)象，延緩碰撞時鐘的有效方式之一。2026年1月1日，SpaceX星鏈工程副總裁邁克爾·尼科爾斯（Michael Nicolls）在社交媒體上表示，計劃在2026年降低約4400顆衛(wèi)星的軌道高度，以維護空間安全。

尼科爾斯表示，計劃在2026年將所有軌道高度約550千米的衛(wèi)星降至約480千米運行，涉及的衛(wèi)星數(shù)量約為4400顆。他表示，隨著太陽活動逐漸步入極小期，近地軌道的大氣密度下降，失效衛(wèi)星依靠大氣阻力自然脫軌的時間會顯著延長。例如，軌道高度550千米的衛(wèi)星如果失控，可能需要4年以上才能自然再入大氣層，而對于軌道高度480千米的衛(wèi)星而言僅需要數(shù)個月，降低運行高度能讓衛(wèi)星在發(fā)生故障時更快脫軌。

但讓廢棄衛(wèi)星盡快返回地球，也會帶來額外的問題。2025年一篇發(fā)表在《科學(xué)報告》（Scientific Report）上的研究指出，每年在東北美洲或北歐等繁忙空域，發(fā)生空間碎片失控再入的概率為26%。從天上掉下來的太空碎片甚至有可能擊中飛行中的飛機，并且這個概率仍在上升。

在全球發(fā)射頻率日益增加的時代，在地球軌道建設(shè)大型衛(wèi)星星座加劇了人們對廢棄航天器再入大氣層影響的擔(dān)憂丨Chelsea Thompson/NOAA

總之，隨著人造衛(wèi)星數(shù)量的增多，太空垃圾的問題仍在不斷惡化，空間安全越來越值得我們注意。

參考文獻

[1]https://www.universetoday.com/articles/28-days-to-disaster-why-we-are-running-out-of-time-in-low-earth-orbit

[2]https://x.com/Starlink/status/2001691802911289712?s=20

[3]https://www.space.com/space-exploration/launches-spacecraft/space-debris-led-to-an-orbital-emergency-in-2025-will-anything-change

[4]https://www.news.cn/tech/20260102/12ab3a2ecdbe470a8f2502c1e6e15c55/c.html

[5]https://satellitemap.space

[6]https://arxiv.org/abs/2512.09643

[7]https://www.space.com/space-exploration/satellites/the-risk-of-falling-space-junk-[8]hitting-airplanes-is-on-the-rise-experts-warn

[9]https://csps.aerospace.org/sites/default/files/2021-08/Ailor_LgConstDisposal_20200113.pdf

[10]https://www.nature.com/articles/s41598-024-84001-2

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