100万颗卫星等着发射？“太空圈地”是一门生意

  近日，一篇发表在《科学》杂志上的文章提到，2017年至2022年期间，各国向国际电信联盟（ITU）提交的文件显示：各家计划发射的卫星超过了100万颗。

  然而，这只是一场“纸面上的狂欢”。真正能送往太空的卫星数量，远低于这一个数字，背后真正的意图是在于抢占轨道资源。中国航天该怎么样应对？提前规划，势在必行。

  100万颗卫星等待发射，涉及300多个卫星星座项目，《科学》杂志的一篇文章对这样离谱的数字提出了质疑。据介绍，在发射卫星之前，一个国家的政府部门必须提前数年时间向ITU提出卫星计划，后者作为一个监管机构，为各方协调无线电频谱，确保卫星之间不会互相干扰。ITU“前置申请”的规定如今已然滞后于航天产业发展，可若线万颗卫星上天，那将酿成灾难性后果。

  首先，如果这些申请涉及的卫星里，都能按计划发射上天，那么地球轨道将遍布卫星，拥挤、碰撞、信号冲突的问题会大幅加剧。

  其次，如果各运营商压根不打算发射这些卫星，那么他们的真实意图则是抢占卫星位置，最终把无线电频谱倒卖出去。

  南京航空航天大学航天学院副教授杨宇晓介绍，关于卫星资源的分配，在国际电信联盟有两种机制，一种是“先登记先使用”，还有一种为规划法，即给不同的国家按一定比例分配轨道或频率资源。在实际操作中，主要采用“先登记先使用”的方式。

  现行机制下，一些国家或公司利用规则漏洞，借用其他国家的资格申请卫星的轨道资源和频率资源。还有一些国家，在得到轨道资源后，将其出售或者出租。杨宇晓说，“所以我们会看到很多‘不靠谱’的申请，比如有些国家根本没有发过卫星，却一次申请很多轨道资源。”

  卢旺达就曾因“32万颗卫星发射计划”受到业界关注。航天界对于这项计划发表担忧和猜测，也许卢旺达自己永远不会发射卫星，这项计划的背后瞄准的是出售“发射许可权”。大名鼎鼎的SpaceX虽然是一家美国公司，但它也通过太平洋岛国汤加提交过近3万颗卫星的申请。

  今年11月，2023空间技术和平利用(健康)国际研讨会主论坛在北京举行，中国宇航学会副理事长、国际宇航科学院院士杨保华介绍，截至2023年10月底，全球有近9500个航天器在轨工作。

  太空还能容纳多少卫星？杨宇晓介绍，地球的卫星轨道资源理论上趋近于无限，因为围绕着地球，不断扩大半径，在不同的平面上，可以画出无数个同心圆。但实际上，很多轨道的使用价值不是特别的大，所以优势位置的轨道具有稀缺性。

  从传统的角度来讲，价值最大的是高轨卫星，就是地球同步轨道的卫星，它们距离地面大约36000公里，轨道倾角为0度，也就是位于地球赤道上空。这类卫星运行的方向、周期与地球自转一致，从地面视角看，卫星是一个相对静止的状态。杨宇晓说：“高轨卫星的资源是最为稀缺的，也曾是竞争最激烈的领域，只能容纳几百颗。”

  近年来，SpaceX的星链投入使用，价值日益凸显。地球近地轨道的价值开始受到重视，各国的互联网卫星星座，都是采用低轨，因此这也成为当今卫星轨道最热门领域。

  低轨能容纳多少卫星？其实，这很难给出准确数字，杨宇晓打了个比方，“高速上行驶的汽车，汽车都是动态的。我们只能根据这条高速公路有多长，安全车距留多少，推算出大概的极限值。粗略估计在400-2000公里的低轨高度上，大概能容纳6万颗卫星。”

  当然，这是一个比较拥挤的状态，若是真的有这么多卫星发射到低轨上，可能经常会出现碰撞。一旦碰撞，可能陷入恶性循环“卫星碰撞-产生碎片-引发下一次碰撞-产生更多碎片”，这就类似于高速公路上的连环车祸，后果非常严重。

  南京大学天文与空间科学学院副教授汤靖师介绍，高轨卫星多为通信用途，电视直播所用的多为高轨卫星。因其发射成本较高，所以这些卫星一般是高造价、高性能的，成本都要上亿元，使用时限也在15年以上。而低轨卫星的发射成本较低，卫星通常倾向于采用商用的零部件，造价可以压缩到几百万元，寿命一般在3-5年，其用途包括了通信、遥感等多方面。

  如今低轨的“卫星互联网”大热，几年后数以万计的卫星进入报废期，它们会变成太空垃圾占据轨道吗？虽说现在部分卫星配有机动装置，可以通过变轨操作，要么坠入大气层，要么进入“墓地轨道”，但很难说巨型星座中有多少卫星能在报废后成功离轨，因此潜在风险不容忽视。汤靖师表示，首先，在轨卫星数量迅猛增长，肯定会显著增加在轨近距离交会甚至碰撞的风险。另一方面，关于如何处置工作寿命到期的卫星，国际上有卫星弃置的准则，但缺少强力约束。对于对巨型商业卫星星座数量多、寿命短的特点，现有准则需要及时修订，以确保太空安全。

  事实上，太空变得越来越拥挤，这一问题已经显现。2021年7月1日和10月21日，美国星链-1095和-2305卫星先后两次接近中国空间站，且第二次时，该卫星处于连续轨道机动状态，机动策略未知且无法评估轨道误差。出于航天员的安全考虑，中国空间站两次实施紧急避碰。

  就连美国国家航空航天局（NASA）也对SpaceX提出质疑，希望谨慎部署第二代星链系统，对当前发射窗口可用性进行分析比较，以证明星链卫星发射增加不会显著影响未来NASA的发射任务，支持航天飞行安全和太空环境的长期可持续性。为此NASA在2021年就与SpaceX签署了联合太空飞行安全协议。该协议的焦点包括NASA航天器和SpaceX星链卫星之间的避让问题。

  太空资源“先到先得”的机制，让其具备战略资源的属性，而“纸上圈地”势必影响航天事业良性发展。汤靖师表示，中国航天应该适当提前规划，避免战略资源受限，影响未来航天产业发展。同时，ITU的申报机制也应考虑调整有效期，对于“申报后长期不用”的情况，予以更有力的制约。

  “现行机制看上去公平，但实际上审批权还有分配权，都掌握在以美国为主的西方国家手中。但随着中国航天的影响力不断提高，中国也可以对此提出想法、作出贡献，完善相关机制。”在现有的操作层面上，杨宇晓认为，我国还是要提前规划，提前申报所需的轨道资源与频率资源。同时，对于商业航天项目，应进行统筹规划。此前，国内有鸿雁、虹云等多个互联网卫星星座的计划，目前都已被中国“星网”整合。杨宇晓表示，这种整合模式值得各国参考，既能避免重复建设浪费资金，也可以集约利用轨道资源。

  近日，一篇发表在《科学》杂志上的文章提到，2017年至2022年期间，各国向国际电信联盟（ITU）提交的文件显示：各家计划发射的卫星超过了100万颗。

  然而，这只是一场“纸面上的狂欢”。真正能送往太空的卫星数量，远低于这个数字，背后真正的意图在于抢占轨道资源。中国航天应该怎么样应对？提前规划，势在必行。

  100万颗卫星等待发射，涉及300多个卫星星座项目，《科学》杂志的一篇文章对这样离谱的数字提出了质疑。据介绍，在发射卫星之前，一个国家的政府部门必须提前数年时间向ITU提出卫星计划，后者作为一个监督管理的机构，为各方协调无线电频谱，确保卫星之间不会互相干扰。ITU“前置申请”的规定如今已然滞后于航天产业高质量发展，可若线万颗卫星上天，那将酿成灾难性后果。

  首先，如果这些申请涉及的卫星里，都能按计划发射上天，那么地球轨道将遍布卫星，拥挤、碰撞、信号冲突的问题会大幅加剧。

  其次，如果各运营商压根不打算发射这些卫星，那么他们的真实意图则是抢占卫星位置，最终把无线电频谱倒卖出去。

  南京航空航天大学航天学院副教授杨宇晓介绍，关于卫星资源的分配，在国际电信联盟有两种机制，一种是“先登记先使用”，还有一种为规划法，即给不同的国家按特殊的比例分配轨道或频率资源。在真实的操作中，主要是采用“先登记先使用”的方式。

  现行机制下，一些国家或公司利用规则漏洞，借用其他几个国家的资格申请卫星的轨道资源和频率资源。还有一些国家，在得到轨道资源后，将其出售或者出租。杨宇晓说，“所以我们会看到很多‘不靠谱’的申请，比如有些国家根本就没有发过卫星，却一次申请很多轨道资源。”

  卢旺达就曾因“32万颗卫星发射计划”受到业界关注。航天界对于这项计划发表担忧和猜测，也许卢旺达自己永远都不可能发射卫星，这项计划的背后瞄准的是出售“发射许可权”。大名鼎鼎的SpaceX虽然是一家美国公司，但它也通过太平洋岛国汤加提交过近3万颗卫星的申请。

  今年11月，2023空间技术和平利用(健康)国际研讨会主论坛在北京举行，中国宇航学会副理事长、国际宇航科学院院士杨保华介绍，截至2023年10月底，全球有近9500个航天器在轨工作。

  太空还能容纳多少卫星？杨宇晓介绍，地球的卫星轨道资源理论上趋近于无限，因为围绕着地球，逐步扩大半径，在不同的平面上，可以画出无数个同心圆。但实际上，很多轨道的使用价值不是特别的大，所以优势位置的轨道具有稀缺性。

  从传统的角度来讲，价值最大的是高轨卫星，就是地球同步轨道的卫星，它们距离地面大约36000公里，轨道倾角为0度，也就是位于地球赤道上空。这类卫星运行的方向、周期与地球自转一致，从地面视角看，卫星是一个相对静止的状态。杨宇晓说：“高轨卫星的资源是最为稀缺的，也曾是竞争最激烈的领域，只能容纳几百颗。”

  近年来，SpaceX的星链投入到正常的使用中，价值日益凸显。地球近地轨道的价值开始受到重视，各国的互联网卫星星座，都是采用低轨，因此这也成为当今卫星轨道最热门领域。

  低轨能容纳多少卫星？其实，这很难给出准确数字，杨宇晓打了个比方，“高速上行驶的汽车，汽车都是动态的。我们只可以根据这条高速公路有多长，安全车距留多少，推算出大概的极限值。粗略估计在400-2000公里的低轨高度上，大概能容纳6万颗卫星。”

  当然，这是一个比较拥挤的状态，若是真的有这么多卫星发射到低轨上，可能经常会出现碰撞。一旦碰撞，可能陷入恶性循环“卫星碰撞-产生碎片-引发下一次碰撞-产生更多碎片”，这就类似于高速公路上的连环车祸，后果非常严重。

  南京大学天文与空间科学学院副教授汤靖师介绍，高轨卫星多为通信用途，电视直播所用的多为高轨卫星。因其发射成本比较高，所以这些卫星一般是高造价、高性能的，成本都要上亿元，使用时限也在15年以上。而低轨卫星的发射成本较低，卫星通常倾向于采用商用的零部件，造价可以压缩到几百万元，寿命一般在3-5年，其用途包括了通信、遥感等多方面。

  如今低轨的“卫星互联网”大热，几年后数以万计的卫星进入报废期，它们会变成太空垃圾占据轨道吗？虽说现在部分卫星配有机动装置，能够最终靠变轨操作，要么坠入大气层，要么进入“墓地轨道”，但很难说巨型星座中有多少卫星能在报废后成功离轨，因此潜在风险不容忽视。汤靖师表示，首先，在轨卫星数量迅猛增长，肯定会明显地增加在轨近距离交会甚至碰撞的风险。另一方面，关于如何处置工作寿命到期的卫星，国际上有卫星弃置的准则，但缺少强力约束。对于对巨型商业卫星星座数量多、寿命短的特点，现有准则需要及时修订，以确保太空安全。

  事实上，太空慢慢的变拥挤，这一问题已显现。2021年7月1日和10月21日，美国星链-1095和-2305卫星先后两次接近中国空间站，且第二次时，该卫星处于连续轨道机动状态，机动策略未知且无法评估轨道误差。出于航天员的安全考虑，中国空间站两次实施紧急避碰。

  就连美国国家航空航天局（NASA）也对SpaceX提出质疑，希望谨慎部署第二代星链系统，对当前发射窗口可用性做多元化的分析比较，以证明星链卫星发射增加不会明显影响未来NASA的发射任务，支持航天飞行安全和太空环境的长期可持续性。为此NASA在2021年就与SpaceX签署了联合太空飞行安全协议。该协议的焦点包括NASA航天器和SpaceX星链卫星之间的避让问题。

  太空资源“先到先得”的机制，让其具备战略资源的属性，而“纸上圈地”势必影响航天事业良性发展。汤靖师表示，中国航天应该适当提前规划，避免战略资源受限，影响未来航天产业高质量发展。同时，ITU的申报机制也应考虑调整有效期，对于“申报后长期不用”的情况，予以更有力的制约。

  “现行机制看上去公平，但实际上审批权还有分配权，都掌握在以美国为主的西方国家手中。但随着中国航天的影响力逐步的提升，中国也可以对此提出想法、作出贡献，完善相关机制。”在现有的操作层面上，杨宇晓认为，我国还是要提前规划，提前申报所需的轨道资源与频率资源。同时，对于商业航天项目，应进行统筹规划。此前，国内有鸿雁、虹云等多个互联网卫星星座的计划，目前都已被中国“星网”整合。杨宇晓表示，这种整合模式值得各国参考，既能避免重复建设浪费资金，也可以集约利用轨道资源。

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