天上已有上万颗卫星，谁来阻止它们相撞？

文 ｜ 反熵地球上空究竟有多少颗

卫星？欧洲航天局11月2日更新的统计显示，仍在工作的卫星约1.58万颗。这个数字还将继续增长。标普全球9月预计，如果部署计划顺利推进，仅八家获得美国监管许可的主要低轨运营商，未来几年就可能部署约5.17万颗卫星。

中国也在加快组网。11月3日，千帆星座又有18颗卫星入轨，累计达到274颗，远期规划超过1.5万颗。中国星网等大型星座也在持续建设。新卫星一批批升空，轨道该怎样安排？那些已经在天上飞行的，又怎样避免相撞？

11月7日，星图测控发射了“星眼01星”。这颗运行于约500公里高度的卫星，以监测其他航天器和空间碎片为主要任务。企业规划的“星眼”星座共有156颗，首星将验证天基观测与地面分析的协同能力。

01 卫星如何找轨道发射卫星前，运营商首先要决定它在哪里运行。近地轨道通常是指距地面200至2000公里的空间。卫星的工作高度和倾角需要满足既定任务，新卫星入轨后，有时还需要继续升轨，穿过其他卫星所在的高度区间，才能抵达预定轨道。

轨道没有地面停车位那样固定的格子。卫星以每秒7至8公里绕地飞行，即使处于相近高度，也可能沿着不同轨道面运行，周期性经过彼此轨迹的交叉区域。是否相撞，取决于它们会不会在同一时刻抵达同一位置。

轨道交叉本身并不意味着发生碰撞，但随着在轨卫星数量增长，需要预测的近距离交会越来越多。一家运营商不仅要掌握自己卫星的位置，还要持续跟踪可能进入其运行区域内的其他航天器。对拥有数千颗卫星的星座而言，维持安全运行是一项贯穿整个寿命周期的工作。

即便卫星已经进入预定轨道，仍可能需要根据碰撞预警调整运行轨迹。正常工作的卫星遇到风险时还能主动避让，那些早已失效却仍在高速飞行的物体，则成了更难处理的威胁。02 退役卫星去哪儿2009年2月，美国仍在工作的铱星33号与俄罗斯早已失效的宇宙2251号，在约790公里高空相撞。

两颗卫星的相对速度达到每秒11.6公里，撞击产生了1800多块尺寸约10厘米及以上的可跟踪残骸。一颗已经退役的卫星，仍能摧毁另一颗正在提供服务的卫星。而碰撞留下的碎片，又会继续威胁更多后来者。

卫星寿命结束后，并不会自动离开太空。许多现代低轨卫星会在退役前主动降轨，再借助大气阻力重返地球，大部分结构在再入过程中烧蚀。不过，已经失联的卫星就无法执行离轨指令，早年发射的不少航天器也缺乏必要的退役处置能力。

轨道高度直接影响残骸的滞留时间。高度越高，大气越稀薄，阻力通常越小。NASA指出，600公里以下的残骸通常可在数年内再入；到了800公里附近，自然衰减时间可能达到数十年甚至更久。欧洲航天局已将其新任务在受保护低轨区域的退役后处置期限从25年缩短至5年。

但这一新规定无法清除数十年来留下的失效航天器，更难处理碰撞和爆炸产生的大量碎片。欧洲航天局估计，目前环绕地球运行的1至10厘米空间碎片约有150万个。低轨是碎片风险集中的区域，大量历史残骸分布在600至1100公里高度。

几厘米大小的碎片很难持续追踪，在每秒数公里甚至更高的相对撞击速度下，却足以重创卫星。上世纪70年代，科学家唐纳德·凯斯勒等人提出，某些轨道上的碎片一旦积累到足够密集，碰撞产生的新碎片还会引发更多碰撞，形成持续增长的残骸群。

即使停止发射新卫星，部分轨道环境仍可能继续恶化。后来，这一机制被称为凯斯勒效应。卫星退役处置可以减少新增残骸，却无法消除所有历史风险。对于仍在运营的卫星，更直接的保护，是尽早发现危险并提前避让。

03 把眼睛送上太空怎样知道几百公里外的一块碎片，未来是否会撞上某颗卫星？传统空间监测主要依靠地面雷达和光学望远镜。设备记录目标在不同时间的位置，地面系统据此计算轨道，再预测未来可能发生的近距离交会。

这种方式的难点在于持续更新。光学观测受天气和光照限制，雷达也有覆盖范围和观测频次的约束。太阳活动会改变高层大气密度，影响低轨目标受到的阻力；卫星临时变轨后如果没有及时通报，其他运营商的轨道信息便可能落后于实际位置。

即使预测两颗卫星将会靠得很近，也要综合轨道测量误差，计算碰撞概率，才能决定是否采取规避措施。观测数据越准确、更新越及时，运营商就越有机会减少不必要的机动。“星眼01星”尝试把部分观测设备直接送上太空。

它搭载广域光学监视相机与星上计算单元，利用空间目标反射的太阳光进行观测。通过多次测量目标相对于观测卫星的位置变化，再结合地面平台计算轨道，完成目标编目和风险分析。天基观测能够增加部分目标的观测机会，改善地面监测受到的覆盖限制。

不过，光学传感器同样受到光照条件和目标尺寸影响。首星目前主要承担在轨验证，规划中的持续监测能力尚待后续组网实现。SpaceX今年公布了另一种方案。它的Stargaze系统利用星链卫星原有的近3万台恒星敏感器观察周围物体，每天记录约3000万次目标经过视场的事件，并据此更新轨道信息。

恒星敏感器原本用于确定卫星姿态，现在又承担了部分空间监测任务。SpaceX利用现有通信星座扩展观测能力，星图测控则规划建设独立的感知星座。两种方案的建设成本和覆盖方式不同，未来的竞争力也将取决于实际观测质量和服务效率。

对中国而言，自主监测还有更直接的现实意义。千帆和星网正在持续部署低轨卫星，而轨道环境没有国界。随着中国在轨资产规模扩大，能否持续获得准确、可信的轨道数据，将直接影响星座的运行效率。

04 太空安全谁买单SpaceX向美国联邦通信委员会提交的资料显示，2025年12月至2026年5月，星链卫星执行了约20.7万次推进避碰机动。这个数字代表的是避碰机动的频繁程度，并不是20多万次碰撞险情。

SpaceX采用较为保守的风险阈值，一次近距离交会也可能对应多次机动。频繁的避碰已经成为大型星座必须承担的运营负担。每次推进机动都可能消耗燃料，改变轨道也可能影响既定任务。对于数千颗卫星组成的网络，提高预警精度、减少不必要的变轨，具有实际的经济价值。

专业服务市场由此形成。美国LeoLabs已利用地面雷达网络向客户提供轨道监测和碰撞预警服务，美国商务部建设的TraCSS系统则提供免费的基础空间安全服务。SpaceX也向参与其平台的运营商开放部分免费筛查服务。

免费服务的存在，决定了商业监测不能单纯依靠销售基础预警获取收入。更高精度的观测、更及时的轨道更新，以及面向大型星座的自动化避碰支持，可能形成差异化的商业价值。星图测控能否依靠156颗卫星建立可持续业务，还需要实际组网能力、建设成本与客户需求来验证。

但轨道安全还有一部分问题，单靠商业服务解决不了。监测公司能够报告两颗卫星可能相撞，却无权要求其中任何一方变轨。如果一颗卫星已经失效，避让只能依靠仍有机动能力的一方；即便双方都能调整轨道，也需要及时交换预报和机动计划，避免各自行动造成新的风险。

更深层的矛盾来自轨道资源的共同使用。一家运营商通过发射更多卫星扩大业务，碰撞产生的残骸却可能在轨道上停留几十年，长期威胁其他国家和企业。商业收益由运营商获得，环境风险则由更多参与者共同承担。

这正是经济学所讨论的公共资源外部性。10月23日，中国发布《关于加强外空治理的中国立场》，提出加强碰撞风险预警、空间物体再入等信息通报，推动空间交通和碎片减缓领域的国际协调。随着大型低轨星座加速部署，自主监测能力与跨运营商的数据共享、避碰规则，都将成为维持轨道安全的重要条件。

商业航天正在降低卫星制造和发射的门槛，轨道环境的维护却需要长期投入。一家企业可以核算自己的卫星运营成本，碰撞事故对整个轨道环境造成的损失，却很难由市场自行分摊。当卫星数量从上万颗迈向数万颗，航天产业需要考虑的，也将包括如何维护共同使用的轨道环境，以及由谁承担相应的责任与成本。更多精彩内容，关注钛媒体微信号（ID：taimeiti），或者下载钛媒体App