【碰撞】庞大星座计划，太空轨道难以承受之重 ——兼论商业航天的太空责任
本文刊登于《卫星与网络》2017年1&2月刊
【碰撞】栏目
作者：张晟宇
责编：沈淮
排版：朝晖
最近几年，作为航天业可持续发展的大方向和大趋势，商业航天以其与生俱来的高科技品质和令人遐想的广阔市场空间，在全球范围内得到众多资本大鳄追捧和企业巨头介入。一时间，商业航天企业如雨后春笋般涌现，与此同时，各种雄心勃勃的商业航天计划不断突破人们的想象空间。
在诸多不断刷新人们眼球的商业航天计划中，一个引人注目的现象就是全球几大商业航天巨头不约而同提出了瞄准全球市场争夺的庞大星座计划：OneWeb的星座计划将由600多颗卫星组成，SpaceX则提出惊人的总数为4425颗卫星的星座计划，而Planet已经将100颗卫星送入轨道，谷歌、Facebook等互联网巨头也在卫星通信领域摩拳擦掌，星座计划呼之欲出。此外，在全球范围内还有难以数计的各种大大小小的星座计划，卫星数量也相当可观。
相似的一幕在上世纪90年代也曾出现过，当年伴随铱星热潮涌现出众多“纸星座”。这些星座大多命运多舛，或者计划夭折，或者即便卫星上了天也只能挣扎在破产的边缘。当年这些星座计划最为野心勃勃的也就只有几百颗卫星，而如今的星座计划以“千”为量级的并不少见。但最大的不同是，当年囿于科技水平的制约和应用市场的局限，许多星座计划沦为纸上谈兵，而现在，真正令人担心的并不是这些计划会成为不着边际的空谈，而是这些计划在科技高速进步和巨大资本推动的完美“配合”下，实现的可能性极大。
产生这种忧虑并非空穴来风，而是基于对商业航天，特别是卫星领域超常规发展难以避免的负面效应，以及随之而来的太空责任的思考。
一个不可否认的事实是，诸多庞大星座计划得以成立的技术与商业基础在于“轨道革命”的兴起。
通过全时全面的地球覆盖来实现遥感、通信等服务，实现地球的数据化，空间资源的高度利用，可谓是人类一次伟大的空间认知的升级，体现在实现手段上就是“轨道革命”，也就是通过低成本的卫星大量部署来实现全时全域覆盖这一理念。
“轨道革命”的到来是突然的，也是必然的，因为相应的技术成熟到了可以实现以前难以想象的庞大星座卫星的研制和部署，并在全球范围内形成了基于庞大星座的巨大市场。因此，这些计划便令人目不暇接的接踵而出，一个比一个有野心，一个比一个更庞大，而且这些计划都预计在5到10年内实现。倘若果真如此，那么未来10年进入近地空间的卫星数量将数倍于过去发射入轨卫星的总和。
由此产生的一个自然结果就是轨道资源将会变得紧张起来。每一个计划都将为地球穿上一件外衣，从300多公里的鸽群，到1000多公里的OneWeb和SpaceX。轨道资源将以惊人的速度被快速消耗。这无异于一场疯狂的太空圈地运动。
从另一个角度看，如果这些计划在未来的几年里都得以实现，就会面临即便有更好的方案和技术，也无法在轨实现的窘境。而那些占据轨道资源的公司，将出于商业利益保护而形成太空进入壁垒，或许仅仅只需要维持系统运作就可以保有这些轨道资源。
更为可怕的一个后果是加重空间碎片的危机。虽然这些计划都大致做了轨道碰撞的规避策略分析，然而随着如此大量的卫星进入轨道，哪怕是一次失误造成碰撞，由此产生的连锁反应将是不可想象的，很可能会引发海量碎片的出现。然而现在并没有有效而廉价的空间碎片移除手段，所以这样的风险一旦成为现实，那么很可能在相当长的时间内整个航天领域都会受到严重的制约和影响。
如今空间碎片带来的安全问题已经日趋严重，如此多的卫星进入太空，势必会大大加速这一过程并可能带来难以估算的严重后果。
这样的担心并非杞人忧天，我们知道，OneWeb的卫星需要从5600公里轨道通过电推进逐渐进入1200公里的轨道，而在1100多公里的轨道上还将部署SpaceX的4425颗星。一旦发生碰撞，产生的碎片将在非常长的时间里占据轨道并造成破坏。
如OneWeb和SpaceX提出的庞大星座计划，一方面将快速消耗LEO的轨道资源，一方面一旦发生碰撞事故，带来的后果是灾难性的。
航天在人们心目中一直是高大上的形象，正是由于航天在很多领域里引领着、推动着地面技术的发展。而在商业航天的语境下，追求的目标是利润和收益，其核心理念是如何快速将先进的技术搬到太空中，以获取最大化商业利益，所以应用成熟而且规模化的地面技术，无可厚非。然而，在利益之前，商业航天是否应该承担相应的太空责任？
从目前来看，这些商业星座计划盯上的都是近地轨道的空间资源，并没有担负起人类探索宇宙的追求。这是由其商业本质决定的。（幸好还有Elon Musk这样的梦想家，其火星殖民计划虽然缥缈但还是令人心潮澎湃的。）
作为以盈利为目标的商业航天，采取通过大规模低成本卫星进行在轨部署的策略是可以理解的，但同时也是极其危险的。这样行为背后的本质是轨道空间的“圈地运动”，是忽视珍贵的空间资源的超前快速消耗的不负责任的行为。
商业航天确实能带来航天业的繁荣，但往往也会带来短期行为造成的混乱。就像这些庞大的卫星计划，的确可以带来诸如全球互联网、高动态对地观测等等服务于人类的空间应用，然而这一切必须坚持一个基本前提：商业利益与合理应用太空资源的平衡，否则难以避免产生涸泽而渔的短视行为和可怕后果。
珍贵的近地轨道资源应该珍惜开发，也应该共同开发，更应该为未来的发展留出空间，而在这方面，商业航天的责任也许更大。
张晟宇，毕业于法国图卢兹第三大学空间技术专业，现工作于中科院微小卫星创新研究院，卫星总体设计师。个人公众号：宇聊。