微小卫星：小身材带来大压力

微型卫星的迅速发展和星座计划的激增可能会给空间环境带来更大的垃圾处理压力

■我们的记者倪思杰

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最近，微型卫星的成功发射向人们展示了“微型卫星+”模式下的蓝色商业海洋。然而，当人们为小卫星的低门槛欢呼的时候，空间碎片研究专家担心一个被称为“凯斯勒现象”的预测。他们认为，如果没有监管或控制，微型卫星将会给地球轨道带来更大的压力，因为地球轨道已经布满了碎片。

"甚至高中生也在制造卫星。"

随着微型卫星技术的快速发展，主要航天国家提出的微型卫星星座规划的规模越来越大。美国航天X公司申请用4000颗卫星覆盖地球，以提供互联网信号；美国卫星互联网公司One Web计划使用648颗卫星提供互联网服务。2014年6月，美国空间基金会在其《2014年空间报告》中提出，微型卫星将在未来几年占据更大的市场份额。

"在以色列，甚至高中生也在制造卫星."中国航天科技集团公司第五研究院副院长李明在接受《中国科学》采访时动情地说。

大量微型卫星星座任务的出现让李明和的同事们汗流浃背。"我们担心低轨道将成为凯斯勒现象的爆发区."

“凯斯勒现象”是美国科学家唐纳德·凯斯勒在1978年提出的一个假说。这一预测认为，当在低地球轨道运行的物体数量达到一定水平时，这些物体碰撞产生的碎片将形成更多的撞击，低地球轨道最终将被危险的空间碎片覆盖。

“如果这一假设成为现实，这将是航天工业的一场灾难，人类将很难走出地球。”国防科学技术局空间碎片研究顾问李明说，那时地球周围会有碎片层，这些碎片会碰撞，直到碎成非常小的碎片。到那时，人类将无法长期从事太空活动。

美国宇航局空间碎片监测和应用中心主任刘晶告诉记者，面对这种趋势，如果不采取行动，未来充满垃圾的太空对微型卫星和其他卫星的影响将是巨大的。

“如果我们不开始讨论，一切都结束了。”

轨道上的人造物体及其碎片和部件在失去功能后将成为空间碎片。目前，国际社会已经开始对其采取行动。例如，2007年，联合国颁布了《空间碎片减缓准则》；2009年12月，中国还发布了《空间碎片减缓和保护管理暂行办法》，这是中国首次明确航天器开发的空间碎片控制和管理要求。

在各种准则中，*间空间碎片协调委员会(IADC)提出的“25年规则”与低轨道卫星最为直接相关。中国科学院紫金山天文台研究员赵在接受《中国科学日报》采访时表示，上述规定要求低轨道卫星，即轨道低于1000公里的卫星，应能在25年内落入大气层并烧毁。对于地球同步轨道上的卫星，即高度为36000公里的卫星，应在25年内将其推到比地球同步轨道高230-250公里的“墓地轨道”。

虽然这条规则适用于小型和大型卫星，但刘晶表示，它对小型卫星没有实用价值。“微型卫星运行时间短，连续发射，对空间环境的影响是连续的，因此很难将其限制在25年之内。”李明说，现在许多大学和非航天企业都在从事微型卫星的制造，微型卫星的尺寸越来越小。许多卫星没有轨道控制能力，有些甚至达到几厘米大小，这超出了对空间碎片进行编目所能观察到的范围。一旦它的任务在未来结束，它将成为一个非常危险的太空威胁。

"如果微型卫星的规则还没有讨论，这个问题将会得到解决."刘晶说。

“让微型卫星走自己的路”

建立新的规则是国际共同努力的新方向。今年4月，联合国COPUOS法律小组委员会决定将空间交通管理和微型卫星作为下一届会议的议题。

在最近结束的国际宇宙航行大会上，来自印度、意大利、英国和加拿大的IADC成员在分析了商业微型卫星的空间碎片减缓问题之后，建议或许应当缩短在轨25年的时间。

“最容易想到的方法是将‘空间交通管理’的概念引入到微型卫星的管理中，这样不同大小的微型卫星就可以各走各的路。”李明说。

“空间交通管理”并不是一个新概念。1982年，国际空间法研究所的研究人员首次提出了这一概念。就像道路被分成人行道、慢车道和快车道一样，太空交通管理部门也试图让不同规格的卫星在不同的轨道上运行。李明建议在管理小卫星时，可以限制不同重量的卫星在空间的最大停留时间，然后根据停留时间线确定小卫星的轨道高度。

“例如，我们可以规定小于10千克的小型卫星可以存在一年，发射轨道的高度不应超过400千米。这样，在大气阻力的影响下，它可以在大约一年的时间内落入大气并燃烧，而不需要任何推动装置。”李明说。

中国科学新闻(2015-11-12，第一版集锦)

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