应对轨道火箭箭体风险日益加剧的5种方法

A Zhuque-3 rocket takes off from the Jiuquan Satellite Launch Center, China.
A Zhuque-3 rocket takes off from the Jiuquan Satellite Launch Center, China.Image: Reuters
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  • 滞留在轨道上的废弃火箭箭体,对地面经济赖以发展的卫星基础设施构成风险。

  • 火箭往往在一个国家制造、在另一个国家发射,因此带来复杂的法律与治理挑战。

  • 围绕火箭设计与处置、空间交通和保险采取关键且影响显著的措施,可以提升近地轨道安全。

每天有数十亿人依靠卫星获取天气、导航、通信和气候监测服务。然而,一个常被忽视的因素正威胁着这类基础设施:卫星部署后遗留在轨道上的废弃火箭箭体。随着越来越多的国家和企业发射卫星,太空日益拥挤;自2018年以来,发射频率显著加快。

在环绕地球运行的众多物体中,少数火箭级段带来的风险却格外突出。这些沉重的废弃箭体往往仍含有燃料或储存能量,因此容易发生爆炸或碰撞,产生数千块碎片,并扩散到关键轨道区域。这些区域被卫星用于支持地球上的重要服务。虽然火箭箭体在轨物体中所占比例较小,却占总质量的相当大一部分。因此,一旦解体,后果将十分严重。

每年太空发射次数。Image: LeoLabs

随着成本下降、需求增长以及卫星大规模量产,发射活动预计将继续加速。除机构间空间碎片协调委员会的减缓指南和联合国和平利用外层空间委员会的长期可持续性建议外,国家法规和机构指南也提出了激励运营方行为的上面级措施。为进一步提升长期轨道安全,针对这群规模相对较小、质量较大的物体,政策应设定更严格且可审计的要求,确保任务结束时消除储存能量,并降低意外爆炸风险。

低地球轨道空间物体的数量,包括按类型划分的物体数量(左)和总质量(右)。Image: LeoLabs

责任与复杂性

火箭箭体也带来法律与治理挑战。当前发射往往涉及多个国家:火箭可能在一国采购,搭载来自其他国家的有效载荷,并从完全不同地区的发射场升空。在这种情况下,确定谁应对火箭箭体负责可能十分复杂。大多数火箭箭体登记在“登记国”名下,而登记国可能不同于制造火箭、执行发射或拥有所部署卫星的国家。如果火箭箭体之后与其他物体相撞,责任归属可能不明确,因为国际规则适用于发射国,而授权和监管则由登记国承担,两者可能并不相同。因此,许可证和合同中应列明这两个主体,并事先取得其同意,以便开展任何碎片清除作业或安全干预。

轨道“加油站”如何解决太空碎片问题
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这些模糊地带可能延误清理工作、造成问责不确定,并使国际响应更难协调。因此,在发射前明确责任分工,包括谁有权授权未来的碎片清除行动,正变得愈发重要。明确的协议可以避免日后出现外交阻碍,并降低紧迫风险。

降低太空长期脆弱性的5项实用举措

尽管问题复杂,火箭箭体带来的法律与技术挑战仍可通过几项有针对性、影响显著的措施加以应对。通过降低卫星、服务和太空可持续性的长期风险,关键行动可以共同推动太空治理取得切实成果。

  • 从设计上确保火箭箭体安全。要求火箭箭体在任务完成后耗尽剩余推进剂,以尽量降低爆炸风险。许多运营方已经开展并实践这种寿命终止操作;扩大实施范围将立即带来益处。

  • 加快清除火箭箭体。制定更明确的处置计划,及时清除高轨道区域的火箭箭体;它们可能在轨滞留数十年,带来长期碰撞风险。

  • 发射前预先批准清理行动。随着技术逐渐可行,提前取得所有相关利益方对主动清除碎片的同意,避免日后出现法律延误。

  • 共享基础数据,提升空间交通安全。共享关键、简明且透明的数据,例如机动通知。这将帮助所有运营方避免碰撞,并提高运行的可预测性。

  • 将保险激励与更安全的行为挂钩。通过保险为经证实安全处置火箭级段的运营方降低保费,以鼓励可持续实践。这种做法已在航空和海运等其他行业证明有效。

随着太空参与方不断增加,火箭箭体问题仍是可控的挑战;通过规模不大但协调一致的行动,就能带来积极变化。通过协调技术、法律和市场激励,太空界能够确保太空环境对所有人都安全且可持续。

为确保我们日益依赖的太空服务持续运行,保护共同使用的轨道至关重要。处理火箭箭体碎片问题,是建设更安全太空未来最明确的机遇之一。

关于太空碎片的进一步分析以及更多轨道安全策略,将收录于一份即将发布的出版物中。该出版物将于2026年1月发布,并在利雅得举行的2026年太空碎片会议上发布。

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