2025年5月10日，北緯6.7度的夜空被一道血色尾焰刺穿。重達(dá)495公斤的宇宙482號殘骸在電離層中翻滾著，鈦合金外殼剝裂的爆鳴聲猶如蘇維埃號角最后的嘶吼——這顆被放逐在黑暗角落53年的鋼鐵心臟，正以242公里時速撞向地球。它的表面仍依稀可辨鐮刀錘子浮雕，高溫熔蝕的溝壑下，列寧格勒精密儀器廠1971年生產(chǎn)的序列號正在汽化。

衛(wèi)星重返地球大氣層示意圖。/ ESA/David Ducross/CC BY-SA 3.0 IGO

隕落鐵棺

——蘇維埃最后的贊歌

1972年的西伯利亞荒原上，最后一縷暮色被火箭尾焰撕裂。鋼鐵鑄造的“閃電-M（Molniya-M）”火箭震顫著掙脫大地，將宇宙482號（Kosmos 482）探測器送往深空。它的鈦合金外殼泛著冷冽的銀光，如同勃列日涅夫時代的一枚勛章——那是人類對金星的戰(zhàn)書。

Kosmos 482。/ russianspaceweb

彼時宇宙482號還有另一個名字——金星72號。然而，當(dāng)?shù)谒募壈l(fā)動機的火焰在距地球1.1萬公里處驟然熄滅時，這場偉大遠(yuǎn)征被永恒定格為一場太空葬禮。探測器攜帶的蘇聯(lián)國徽與列寧勛章，以及足以承受金星大氣煉獄的鋼鐵之軀，自此淪為近地軌道上一具沉默的棺槨。

攜帶的蘇聯(lián)國徽和列寧勛章。/ russianspaceweb

末級火箭的定時器設(shè)置錯誤，讓這顆探測器未能突破地球引力的桎梏，它的征程被定格在近地軌道上，按照前蘇聯(lián)的命名慣例，未能進入深空的探測器將會被重新命名為“宇宙”系列，至此它的名字更迭為宇宙482號。此后的18925個晝夜，它途經(jīng)37821次日出，目睹聯(lián)盟號空間站化為流星，禮炮七號的殘骸墜入阿根廷雨林，卻始終保持著1972年校準(zhǔn)的航向——那是通往金星的虛線，被永遠(yuǎn)封印在克格勃的絕密檔案中。

蘇聯(lián)金星任務(wù)示意圖，包含上層、軌道器和著陸器（中心靠下）。/ NASA Historical Archives

五十三載春秋流轉(zhuǎn)，宇宙482號的軌道逐漸向內(nèi)坍縮。其主體分裂為4份，主艙和部分組件在1972年4月初便已經(jīng)墜落至新西蘭南部，著陸器部分則繼續(xù)在近地軌道上運行，它從遠(yuǎn)地點的9800千米處墜向深淵，在稀薄大氣中的近地點上掙扎，每一次掠過電離層都像被無形鐮刀割裂。2025年5月10日，當(dāng)這個495公斤的流亡者再次向母星俯沖時，其姿態(tài)宛如一個遲到的共產(chǎn)主義戰(zhàn)士：鈦合金外殼在再入大氣時迸發(fā)出攝氏1600度的猩紅，伽馬光譜儀熔化成鐵水，卻依然保持著向金星進發(fā)的姿態(tài)。印度洋的波濤吞沒它的瞬間，海水中浮動的金屬殘片折射出拜科努爾發(fā)射場的晨光——那是它此生最后一次觸碰人類文明的溫度。

組裝中的Kosmos 482。/ russianspaceweb

當(dāng)年為其調(diào)試陀螺儀的同事，有的躺在莫斯科新圣女公墓的大理石下，有的在蘇聯(lián)解體后淪為出租車司機行將垂暮，唯有宇宙482號仍在軌道上履行著未竟的誓約——直到它鋼鐵鑄造的忠誠被重力判處死刑。但是它的身軀仍舊堅毅，為了抵抗金星煉獄般稠密大氣的鈦合金外殼足以承受540℃以及100個大氣壓以上的極端環(huán)境，這使得宇宙482號的著陸器在再入過程中依舊可以保持較為完整的形態(tài)，半個多世紀(jì)之后，它依舊以少年般的模樣歸來，只是時過境遷，昔人不在。

左側(cè)為蘇聯(lián)金星72號探測器著陸器（宇宙482號）模型，它于2025年5月重回地球大氣層；右側(cè)由荷蘭衛(wèi)星跟蹤器Ralf Vandebergh拍攝到其在地球軌道上。/ NASA/Ralf Vandebergh

此刻，全球上百座雷達(dá)站的警報仍在閃爍。宇宙482號的葬禮不是終章，而是揭開了近地軌道上數(shù)萬具鋼鐵棺槨的裹尸布。當(dāng)宇宙482號的殘骸沉入馬里亞納海溝時，全球雷達(dá)網(wǎng)正追蹤著另外1.4萬個人造天體——它們中有些載著美國阿波羅計劃的鍍金橄欖枝，有些嵌著中國長征火箭的陶瓷隔熱瓦，更多則是冷戰(zhàn)鐵幕崩塌后的無名碎屑。這些懸浮在同步軌道上的鋼鐵群像，構(gòu)成了人類最宏大的集體墓志銘：我們的星辰大海之夢，竟最終以太空垃圾的形態(tài)反噬大地。

地球上空的空間碎片。/ 來源ESA

黑暗墓群

——大氣層外的無聲悲歌

在近地軌道2000公里高度的寂靜深淵中，漂浮著一支特殊的“暗黑艦隊”——54000具直徑超過10厘米的鋼鐵殘骸，并且其中的近三分之一鐫刻著褪色的西里爾字母。根據(jù)歐洲空間局（ESA）與美國太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)（USSPACECOM）2024年8月的數(shù)據(jù)，這些誕生于冷戰(zhàn)硝煙中的造物，至今仍在以7.8公里/秒的速度劃破虛空，構(gòu)成人類最龐大的太空墓碑群。

Kosmos 482。/ NASA

冷戰(zhàn)時期（1957-1991年），前蘇聯(lián)以平均每周一次的頻率向太空發(fā)射了約3000個航天器，占同期全球發(fā)射總量的43%。其中1979年升空的“流星-2”軍用氣象衛(wèi)星（編號Meteor-2 5），如同被遺忘的士兵，在停止工作后仍持續(xù)解體了四十余年。2020年9月，其產(chǎn)生的36912號碎片以31000公里/小時的相對速度逼近國際空間站，兩者的碰撞動能相當(dāng)于4.8噸TNT爆炸當(dāng)量——這枚直徑僅30厘米的鋁鈦合金殘片，險些讓人類付出價值1500億美元的空間站作為冷戰(zhàn)遺產(chǎn)的祭品。自1999年啟動在軌運行至2022年底，國際空間站（ISS）為規(guī)避空間碎片威脅累計實施37次軌道機動；其中2020年單年執(zhí)行避撞變軌達(dá)10次，僅該年6月至12月半年內(nèi)即密集完成3次緊急規(guī)避操作，凸顯近地軌道垃圾密度加速攀升的嚴(yán)峻態(tài)勢。

太空撞擊爆炸示意圖。 / ESA

根據(jù)《自然·航天》2023年研究模型，若維持當(dāng)前每年5%的碎片增長率，到2030年近地軌道碰撞風(fēng)險將激增300%。那些1970年代生產(chǎn)的陀螺儀、1980年代脫落的太陽能板，正在編織一張由2億個致命彈丸構(gòu)成的巨網(wǎng)——每塊指甲蓋大小的碎片都蘊藏著30倍于步槍子彈的動能。如同飛機航行中撞鳥事故一般，這些空間碎片的碰撞事故無疑會造成巨大損失。更為致命的是，這些空間事故往往會制造更多的空間碎片，從而進一步提升次級事故發(fā)生的概率。

歷史痛擊

——從天而降的災(zāi)難

悲慟不僅來自天空，大地的傷痕同樣刻著鐵與火的印記。1997年1月22日凌晨，美國德克薩斯州的古托斯基夫婦被金屬撞擊的轟鳴驚醒：一塊重達(dá)250公斤的鈦合金燃料箱穿透了他們的谷倉屋頂。經(jīng)鑒定，這是美國德爾塔II火箭的水箱，該物體由鈦合金制成，表面溫度耐受達(dá)1600℃，最終墜地時仍保持完整結(jié)構(gòu)。類似風(fēng)險存在于磁力矩器（平均重50公斤）、反作用輪（20-80公斤）及高壓氣瓶（30-150公斤）等部件中。

擊穿谷倉的火箭水箱。/ ESA

在全球累計超過5600次衛(wèi)星再入事件中，0.3%的地面撞擊概率背后，是航天工程師數(shù)十年構(gòu)建的系統(tǒng)性軌道控制工程。通過精確計算剩余燃料與氣動特性，仍具備機動能力的航天器被引導(dǎo)至南太平洋無人區(qū)等預(yù)定墜落區(qū)，其落點誤差可控制在±150公里內(nèi)。地球表面70%的海洋覆蓋率與大氣層燒蝕效應(yīng)（80-120公里高度時溫度達(dá)1600-3000℃）構(gòu)成了雙重保險，使得衛(wèi)星殘骸擊中人口密集區(qū)（定義為>1000人/km2區(qū)域）的概率極低。地球的陸地面積大約為1.5億平方千米，其中根據(jù)Gridded Population of the World (GPWv4) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計，人口密集區(qū)域的面積大約為250萬平方千米，這使得高密度人口區(qū)域大約只占陸地面積的1.6%，占地球總表面積的0.5%。按照現(xiàn)在的地面撞擊概率計算的話，衛(wèi)星再入墜入人口密集區(qū)的概率僅有0.005%——相當(dāng)于每20000次再入事件僅發(fā)生一次危險撞擊。

Kosmos 482掉落時間預(yù)測

時代的灰塵，落在一個人頭上便是一座大山，那么空間中的灰塵呢？世界常住人口大約為80億人，若將全球80億人口以0.5平方米/人的投影面積均勻分布于陸地，其總覆蓋范圍僅4000平方公里，相當(dāng)于陸地面積的0.00027%。結(jié)合0.3%的殘骸墜地概率，單次再入事件擊中特定個體的概率約為1.25億分之一，低于雷擊死亡率（全球年均約1/153,000）兩個數(shù)量級，接近大樂透一等獎中獎概率（中國約1/2142萬）的1/6。

然而，低概率不等同于零風(fēng)險。以宇宙482號為例：其495公斤著陸器在500公里軌道高度攜帶的總機械能達(dá)1.68×10?焦耳（4噸TNT當(dāng)量），雖經(jīng)大氣層燒蝕消耗70-90%能量，剩余動能仍可達(dá)4.8×10?焦耳（約0.11噸TNT）。這對單體建筑或人員將造成災(zāi)難性沖擊——相當(dāng)于一輛滿載卡車以180公里/小時的速度撞擊目標(biāo)。隨著冷戰(zhàn)時期遺留的2.3萬噸軌道物體（2024年ESA評估數(shù)據(jù)）逐步衰減，未來三十年再入事件頻率預(yù)計增長300%，如何優(yōu)化離軌控制技術(shù)、建立碎片撞擊預(yù)警系統(tǒng)，已成為航天安全領(lǐng)域的核心課題。

空間防御

——一場遲早將至的戰(zhàn)爭

1979年，重達(dá)75噸的NASA"天空實驗室"空間站在失控再入中解體，部分殘骸墜入澳大利亞西部居民區(qū)，飛散的鈦合金支架與氧氣罐在沙地上砸出數(shù)米深坑——這是人類首次目睹大型航天器碎片對居民區(qū)的直接威脅。幸運的是，這次事故并未造成人員傷亡，卻為全球航天界敲響了空間碎片風(fēng)險的警鐘。

"天空實驗室"空間站。/ NASA

與之形成鮮明對比的是2001年俄羅斯對"和平號"空間站的受控離軌：這顆130噸的龐然大物在推進器精確制導(dǎo)下墜入南太平洋無人區(qū)。該海域自1971年以來已接收超過250具航天器殘骸，最深沉積點位于水下4000米海溝，成為人類航天遺產(chǎn)的特殊水下博物館。

"和平號"空間站。/ WIKI

為了系統(tǒng)應(yīng)對日益嚴(yán)峻的空間碎片問題，1993年，國際空間碎片協(xié)調(diào)委員會（IADC）正式成立，成為全球太空碎片防控工作的中樞機構(gòu)。該組織由包括中國、美國、俄羅斯、歐洲、日本和印度在內(nèi)的13個航天實體組成，通過整合各國監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，將碎片編目精度提升至厘米級，并為《ISO 24113：2023——空間系統(tǒng)空間碎片減緩要求》的制定提供了關(guān)鍵技術(shù)支持。

該國際標(biāo)準(zhǔn)對各國航天器的任務(wù)設(shè)計和運行提出了具體且嚴(yán)格的約束。例如，所有發(fā)射至軌道的新航天器必須預(yù)留充足的離軌推進燃料；地球同步軌道（GEO）上的航天器需具備周期性軌道修正能力，并在任務(wù)終止后完成能源系統(tǒng)鈍化處理，以降低爆炸或碎裂風(fēng)險。對于低地軌道（LEO）的航天器，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定自進入工作軌道起須確保在25年內(nèi)完成安全離軌，即使是缺乏機動能力的目標(biāo)也不例外。此外，標(biāo)準(zhǔn)還嚴(yán)禁在正常運行期間釋放直徑超過1毫米的碎片，引入了“每次再入預(yù)期傷亡人數(shù)”的安全評估指標(biāo)，并建議通過優(yōu)化落區(qū)（優(yōu)選海洋區(qū)域）、采用易熔性材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計、減少非燃盡殘骸等手段，最大程度降低地面風(fēng)險。

一塊重新進入地球大氣層的空間碎片想象圖。/ ESA/D.Ducros

為了促進標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定，所有未在25年內(nèi)完成自主離軌的航天器，其所屬國家需按每公斤120美元繳納軌道清理基金。截至2024年，該基金已累計募集8.7億美元，其中43%資金被用于資助歐空局（ESA）正在推進的“清潔太空一號”（ClearSpace-1）任務(wù)。該任務(wù)計劃于2026年發(fā)射一枚具備機械臂系統(tǒng)的“清道夫”衛(wèi)星，用于捕捉并銷毀一塊質(zhì)量超過100千克的軌道碎片，作為全球首個主動清除碎片的試點工程。

美國在空間碎片防控領(lǐng)域同樣采取了多項政策與技術(shù)手段。例如，其部署于馬紹爾群島夸賈林環(huán)礁的“空間圍欄”（Space Fence）系統(tǒng)，是一套耗資16億美元的S波段相控陣?yán)走_(dá)，具備每秒掃描兩百萬次的能力，可實時追蹤近地軌道上直徑5厘米以上的目標(biāo)。同時，美國還在澳大利亞西部部署了“空間監(jiān)視望遠(yuǎn)鏡”（SST），共同構(gòu)建起覆蓋全球的高分辨率監(jiān)測網(wǎng)。借助這些手段，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）于2023年發(fā)布全球最嚴(yán)格的軌道離軌新規(guī)，要求所有退役低軌衛(wèi)星在5年內(nèi)完成去軌操作，顯著提升了軌道環(huán)境清潔速率。

與此同時，歐洲正在通過“零碎片憲章”（Zero Debris Charter）引領(lǐng)全球航天倫理轉(zhuǎn)型。該倡議已吸引包括空客、亞馬遜等在內(nèi)的110家機構(gòu)簽署，承諾到2030年實現(xiàn)航天器100%回收。俄羅斯也曾提出以三米口徑地面望遠(yuǎn)鏡為平臺，研制具備高能激光功能的軌道碎片清除裝置，試圖通過定向激光照射使微小碎片汽化，從而減少碰撞威脅。

亞洲力量在這場戰(zhàn)役中亦不缺席。中國在空間碎片防控方面已經(jīng)采取了多項措施。根據(jù)2022年發(fā)布的白皮書，中國對所有運載火箭均實施了末級鈍化處理，完成了天宮二號等航天器的主動離軌，減少了空間碎片的產(chǎn)生。此外，中國還計劃建立近地天體防御系統(tǒng)，增強對近地天體的監(jiān)測、編目、預(yù)警和響應(yīng)能力。在技術(shù)路徑上，中國正積極研發(fā)基于人工智能的空間碎片識別與規(guī)避系統(tǒng)，以實現(xiàn)更高效的自動化管理。同時，日本和印度的航天企業(yè)亦在聯(lián)合開發(fā)配備激光清除裝置的在軌衛(wèi)星，探索更加多樣化的清除路徑。

在這場與“鋼鐵之雨”的曠日對峙中，每克碎片的清除都是人類文明為征服星辰的野心償付的代價。軌道上漂浮的2.3萬噸人造物體，既是技術(shù)奇跡的紀(jì)念碑，也是警示未來的墓志銘。或許只有當(dāng)“零碎片”從口號變?yōu)楝F(xiàn)實，人類才能真正宣稱：我們不僅有能力沖向深空，更能守護這片星辰下的暗淡藍(lán)點。

1998年奮進號航天飛機執(zhí)行任務(wù)期間拍攝到的疑似空間碎片。／NASA

to be continued...

作者簡介 /

量子貓，天體物理學(xué)博士，國家天文臺在逃科研民工，從薛定諤箱子里逃過一劫的野生科普獵手。主攻星系的相互作用與演化，偶爾寫寫不太正經(jīng)的科普。

來源：中國國家天文

編輯：二分

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