卫星相撞怎么办？

周 军 / 文

近日，欧空局对地球科学卫星“风神”实施了一次变轨机动，以避免与美国太空探索技术公司的一颗“星链”卫星相撞。

欧空局对这次操作有所不满。他们本希望“星链”卫星能避让，但太空探索技术公司没接茬，他们只得让自己的卫星变轨。这种事情如果仅此一次倒也罢了，但他们不得不对未来产生忧虑。一旦有更多卫星入轨，诸如“星链”和其他规划中的巨型星座项目下的那些卫星，这种靠“手动”来避免潜在相撞的办法将不可持续。

截至目前，人类总共发射了8000 多个航天器，在轨运行的有1500 多个。然而，近年一些航天机构提出了各种巨型星座项目，例如，仅“星链”星座就计划发射12000 颗卫星，而且相当一部分卫星将部署在500 多公里高度的近地轨道。这可能使卫星相撞的概率大大增加。

卫星相撞的事件确实发生过。2009 年2 月，美国“铱星33”在西伯利亚上空近800 公里高度，撞到了已经报废的俄罗斯“宇宙-2251”卫星。这是截至目前人类航天史上唯一一次卫星与卫星相撞事件。撞击的结果相当惨烈。两颗卫星的重量分别为560 公斤和900 公斤，各自以每秒7.9 公里的第一宇宙速度飞行。撞击后不仅铱星“身亡”，而且产生了大量碎片，散落到从几百公里到一千多公里高度的太空中，对后续太空计划造成很大影响。

但这种“车祸”概率并不高。试想，即使在枪林弹雨的战场，两颗子弹相撞的概率能有多大，何况是广阔的太空中数量并不很多的卫星呢！此次“风神”与“星链”间虽然出现险情，相撞的可能性其实也很小。这两颗卫星以每秒14.4 公里的相对速度“擦肩而过”，最近距离约4 公里，相撞概率不足百万分之一。

卫星运行的轨道分很多种。例如，按照轨道高度，可分为2000 公里以内的近地轨道、20000 公里左右的中高轨道，以及将近36000 公里的地球静止轨道等。即使在近地轨道运行的卫星，轨道也五花八门。从偏心率来看，有圆轨道、近圆轨道、椭圆轨道；从轨道倾角来看，有绕着地球的“腰带”飞行的赤道轨道，有几乎垂直于赤道、飞经地球两极的极地轨道，还有轨道倾角与赤道关系介于水平与垂直之间的倾斜轨道。所以，飞行在不同高度、不同轨道的卫星，要想在同一时间在茫茫太空中相遇，也是需要很大的缘分。

卫星相撞的概率虽低，空间碎片却不可不防。看过电影《地心引力》的朋友，想必都会对这些太空垃圾的威力产生深刻印象。2009 年美俄卫星相撞后，双方一度为事故责任发生了争执，但后来美方承认了自己在预警方面的失职。负责追踪太空残骸的美国国防部事后表示，当时太空垃圾多达18000个，国防部无法逐一追踪，根本不可能预测这种相撞事故。如今地球附近被记录在案的废弃航天器以及空间碎片，已经超过5 万个。

不过，人类对太空垃圾的监测能力也大有提高。多国合作建设了地面太空监视系统，通过雷达、光学等手段，对在轨航天器及空间碎片的动态进行监视。2010 年9 月，美国还发射了天基太空监视系统首颗卫星，让其与地面系统合作，形成天地一体化的太空监视网。随后，加拿大、德国、意大利等国，也在太空计划中开展了天基太空碎片监测的尝试。

航天器设计上有一门专业叫作“空间碎片防护”，是利用强度较高的材料，在航天器表面加上一层“铠甲”。另外，航天器设计布局时，也会有所考虑，避免把比较脆弱的部件暴露在外。这样，当遇到比较细微的空间碎片时，航天器具有一定的抵御能力。

如果面对较大的空间碎片，就需要航天器主动躲避了。国际空间站、天宫二号等都曾为此实施过变轨。卫星自身拥有推进器，是具备变轨能力的。例如，卫星被火箭发射到预定轨道后，就需要自身发动机点火工作，飞到最终的工作轨道。也有一些遥感卫星，会根据任务需求实施轨道机动，对指定位置开展观测。

随着人类航天活动的快速发展，如果未来每年都有成百上千颗卫星蜂拥而上，同时产生更多太空垃圾，再宽广的轨道空间，也总有一天会拥堵起来。如果轨道环境拥挤到一定程度，可以对卫星的轨道参数进行优化调整，如抬高几公里，以避开“拥堵路段”。更重要的是在卫星运行管理中遵守“交通规则”，别添堵，别添乱，并加强对空间飞行物的监测。（中国科学院中国科技智库）