May 30, 2026 ~1 minute min read

太空碎片危機加劇:軌道環境承載力已達臨界點

LEO 碎片數量突破 10 萬,主動清理成為當務之急

太空碎片危機加劇:軌道環境承載力已達臨界點

低地球軌道的太空碎片問題在 2026 年達到了前所未有的嚴峻程度。根據歐洲太空總署的最新數據,可追蹤的大於 10 厘米的碎片數量約為 40,500 件,1-10 厘米的碎片約為 110 萬件,小於 1 厘米的微小碎片超過 1.3 億件——每一次衛星碰撞或反衛星武器測試都在增加這些數字。凱斯勒症候群——碎片密度達到臨界值後引發級聯碰撞的理論情景——是否已經在某些軌道高度區間變成了現實,是太空社群正在激烈辯論的問題。

Crowded LEO 的真實風險在一系列 2025-2026 年的接近事件中得到了展現。2025 年 12 月,一顆廢棄的蘇聯火箭體(1980 年代發射,尺寸約 15 米長、4 米直徑)和一枚已失效的 Iridium 衛星在 840 公里的軌道高度上以 14.7 公里/秒的相對速度交會——最近距離僅 18 米。如果發生碰撞,將產生約 5,000-10,000 個新的大於 10 厘米的碎片——使該軌道高度的碎片面密度增加約 8%。

2026 年的事件進一步加劇了擔憂。一顆 2020 年發射的 Starlink 衛星在 550 公里軌道高度解體(推進系統故障導致壓力容器爆炸)產生了 67 個可追蹤碎片——雖然 Starlink 衛星在設計時考慮了鈍化處理(被動化處理),但壓力容器的突然失效超出了設計預期。SpaceX 表示已對後續批次的 Starlink V3 衛星進行了壓力容器設計變更——使用更厚的鋰合金外殼和備用洩壓閥。

國際社會對碎片減緩的監管努力在 2026 年取得了有限進展。聯合國和平利用外太空委員會通過了一項新的指導方針:要求所有新發射的衛星在任務結束後 5 年內完成軌道清除(低於 550 公里的衛星)或升軌至墓地軌道(GEO 衛星)。但這項指導方針沒有強制執行機制——衛星發射國只需向聯合國「通報」其減緩計劃——引發了外界對其約束力的質疑。美國聯邦通信委員會則在 2026 年開始對未能在指定時間內完成軌道清除的衛星營運商處以每日罰款——每次違規最高 5,000 美元/天。

凱斯勒症候群的現實風險

低地球軌道太空碎片問題在 2026 年達到了前所未有的嚴峻程度。可追蹤的大於 10 厘米碎片約 40,500 件,1-10 厘米約 110 萬件,小於 1 厘米超過 1.3 億件。每一次衛星碰撞或反衛星武器測試都在增加這些數字。凱斯勒症候群——碎片密度達到臨界值後引發級聯碰撞的理論情景——是否已在某些軌道高度區間變成現實,是太空社群正在激烈辯論的問題。

2025 年 12 月的一次極度接近事件展示了風險的現實性。一顆廢棄蘇聯火箭體(1980 年代發射,15 米長、4 米直徑)和一枚已失效 Iridium 衛星在 840 公里高度以 14.7 公里/秒的相對速度交會——最近距離僅 18 米。如果發生碰撞,將產生約 5,000-10,000 個新碎片——使該軌道高度的碎片面密度增加約 8%。太空監視網絡追蹤到該次接近事件但無法預測精確間距——預測不確定性範圍達 ±500 米。

重大碎片事件

2026 年 Starlink 衛星解體事件——2020 年發射的一顆 Starlink V1 衛星在 550 公里高度解體,推進系統壓力容器故障導致爆炸——產生 67 個可追蹤碎片。SpaceX 表示已在後續 V3 衛星上進行壓力容器設計變更——使用更厚的鋰合金外殼和備用洩壓閥。中國的風雲-1C 碎片雲(2007 年反衛星測試,產生約 3,500 個碎片)和俄羅斯 Cosmos 2251 / Iridium 33 碰撞碎片雲(2009 年,約 2,200 個碎片)仍然是 LEO 中最密集的碎片區域。

碰撞規避與太空交通管理

隨著 LEO 衛星數量的爆炸式增長,碰撞規避操作(CAM)的頻率急劇上升。Starlink 在 2026 年進行了超過 50,000 次自動避碰機動——平均每顆衛星每年進行 7 次。ESA 的太空碎片辦公室在 2026 年報告了 2,300 次接近事件(兩顆物體 1 公里以內交會),其中 380 次被判定為需採取避碰行動。

太空交通管理(STM)——類似於航空交通管制——正在成為迫切需求。美國太空軍的太空監視網絡追蹤約 47,000 個目標——與商業 STM 服務商(如 LeoLabs 和 Slingshot Aerospace)共享軌道數據。LeoLabs 在 2026 年推出了自動碰撞警報服務——為衛星運營商提供即時的碰撞風險評估和規避建議。FCC 正在推動建立統一的太空交通管理框架——包括強制性的軌道數據共享和避碰協調協議。

碎片減緩措施

國際社會對碎片減緩的監管努力在 2026 年取得了有限但切實的進展。聯合國和平利用外太空委員會通過了新的指導方針——要求新發射衛星在任務結束後 5 年內清除軌道(550 公里以下)或升軌至墓地軌道(GEO)。但指導方針無強制執行機制——衛星發射國只需向聯合國通報其減緩計劃。

FCC 則採取了更強硬的立場。2026 年 FCC 開始對未在規定時間內離軌的衛星處以每日罰款——每次違規最高 5,000 美元/天。FCC 同時要求衛星星座運營商提交詳細的壽命終止計劃並繳納 500 萬至 2,000 萬美元不等的碎片清理保證金——這一政策對新星座運營商的進入壁壘產生了實質影響。

碎片清除技術

碎片清除技術分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式清除——服務飛行器捕獲廢棄衛星並拖曳至廢棄軌道——由 Astroscale 的 ELSA-M 和 ClearSpace-1 採用。非接觸式清除——使用雷射或離子束從遠距離改變碎片軌道——技術成熟度較低但避免了接觸高風險物體的物理危險。

軌道離子束——一種有前景的非接觸式技術——使用服務飛行器向目標碎片發射低能離子束,透過動量交換逐步改變碎片的軌道。2026 年 ESA 資助的一項研究驗證了該技術在模擬中的可行性——使用 5 kW 離子推力器在 6 個月內可將 1 噸級碎片從 800 公里軌道降至 500 公里(大氣阻力可加速衰減)。射頻(RF)衛星——使用雷射加熱碎片表面使推進劑蒸發產生推力——概念驗證已完成但距離在軌演示至少 5 年。

全球合作與地緣政治

碎片問題的全球性要求國際合作——但地緣政治緊張使合作變得複雜。美國和中國在太空碎片領域的雙邊合作在 2026 年幾乎為零——雙方互相指責對方的反衛星測試和碎片產生政策。俄羅斯在 2021 年的反衛星測試(摧毀 Cosmos 1408)產生的碎片仍在威脅國際太空站——ISS 在 2026 年進行了 4 次因 Cosmos 1408 碎片而啟動的緊急避碰機動。

中美在 LEO 碎片問題上的衝突不僅是技術問題——更是戰略信任問題。美國認為中國的反衛星能力(2007 年測試和 DF-21 反衛星飛彈)是碎片產生的主要來源;中國則指出美國的 Starlink 星座是 LEO 碎片風險的最大增量貢獻者。在缺乏互信的情況下,碎片清除的國際合作(如共享軌道數據、協調清除優先級和協商清除成本分攤)進展極為緩慢。