多乐游戏最新：专家警告：太空垃圾坠落击中飞机的风险正在上升

  太空碎片对航空交通构成日益严重的威胁，飞机碰撞的风险增加。随着卫星操作的扩展，碎片重返地球大气层的可能性增加。正在努力改进预测、协调空域关闭，并制定标准以降低风险，确保航空旅行的天空更安全。

  太空碎片是一个日益严重的问题，不单单是在地球轨道上。平均每周有一个航天器（或其一部分）重返地球大气层；这些物体大多是空的火箭级，但有些是低轨道最终衰减到足以进入大气层的报废卫星。它们基本上就像人造流星，但大多数不会存活太久。这是因为高速与空气碰撞带来的热量和撕裂力。然而，一些物体的碎片可以存在足够长的时间，从尘埃大小的颗粒到整个推进剂罐不等。这可能是一个大问题。

  这些流浪的碎片有可能击中经过的飞机——这种风险很小，但增长到足以让专家们现在试图找出如何减少它。

  即使在太空中，升空的东西有时也会返回：用过的火箭级、报废的卫星和其他太空碎片正以越来越频繁的速度重返地球大气层。随着卫星星座和一般航天器操作的普及，太空碎片脱轨的风险只会增加。

  根据不列颠哥伦比亚大学研究人员在2025年初发表的一篇论文，未来一年内，太空碎片在不受控制的重返过程中穿过世界上一些最繁忙的空域的概率为26%。这些碎片实际击中飞机（或反之亦然）的几率很小但可测量：根据2020年的一项研究，到2030年，任何商业航班击中坠落太空碎片的几率可能约为1/1000。

  如果你是个赌徒，这些几率听起来并不太可怕，但考虑到任何一个时间里都有大量飞机在友好的天空中穿梭，这就是很多次掷骰子。而且这是一个高风险的赌博；风险不仅包括事件的可能性，还包括潜在的后果（在2020年研究的情况下，数百人死亡）。这部分是因为商业飞机载有大量乘客，但也因为在空中造成灾难所需的碎片要比在地面上小得多，尤其是在涉及喷气发动机的情况下。

  “飞机可能会受到更小的碎片的影响。例如，飞机飞过火山灰是有风险的，因为小颗粒，”欧洲航天局（European Space Agency，ESA）太空碎片系统工程师本杰明·维尔吉利·巴斯蒂达（Benjamin Virgili Bastida）告诉“类似的事情可能会发生在重返的碎片上。”维尔吉利·巴斯蒂达和他的同事最近在《太空安全工程杂志》上发表了一篇论文，概述了决定何时何地关闭空域以应对坠落太空碎片的挑战。

  最著名的太空碎片影响航空交通的事件之一发生在2022年11月，当时中国长征五号B（Long March 5B）火箭的核心级重返地球大气层。这是长征五号B第四次不受控制的重返，这次它的地面轨迹经过西班牙，导致一系列空域关闭。

  长征火箭即使在太空碎片标准中也是一个不寻常的问题；大约20吨的核心级比大多数重返大气层的航天器和火箭部件要大得多（而且中国现在不会再使用这种版本的火箭，因为其天宫空间站的最后模块已经在轨）。中国的航天机构也没有很积极地提供火箭轨迹或其将重返大气层的事实。但尽管是一个异常，长征事件也是一个很好的例子，说明了潜在的危险和需要更具体的警告，而不是广泛的警告。

  尽管近年来还有别的一些接近事件和空域关闭——例如2025年夏天一艘SpaceX航天器重返欧洲空域，导致空域关闭——我们到目前为止很幸运。但要保持这种趋势，而不因关闭过多空域而导致航空交通堵塞，需要在多个角度进行大量工作。

  “我们在进行的研究中试图调查的是，看看飞机的风险阈值到底是什么，”维尔吉利·巴斯蒂达说。“我们该在什么风险下做出一定的反应？”

  拼图的别的部分包括限制碎片到达大多数飞机飞行的高度（9,144到12,192米）的数量，更准确地预测航天器何时何地重返，以及在航天机构和空中交通管制员之间进行协调，以使决策过程不那么笨拙。而这些都不像听起来那么简单。

  准确预测不受控制的卫星何时何地会坠入大气层仍然出乎意料地困难。即使在一个注定失败的航天器的最后一两次轨道中，误差范围也允许几个小时，这转化为数千英里的距离，因为大多数重返的卫星移动速度很快。巨大的不确定性给空中交通管制员带来了一个困难的选择：不采取行动并冒生命危险（即使几率很小），或者关闭一大片空域，这将不可避免地花费数百万美元并造成需要数小时才能解决的航空交通延误。

  例如，2022年长征五号B在西班牙的空域关闭导致超过300个航班延误、取消或改道；Enaire（西班牙的FAA相当机构）关闭了火箭级路径两侧约100公里的空域约40分钟。但根据维尔吉利·巴斯蒂达，碎片在受影响的空域中只停留了大约五分钟。

  “希望能够更具体，并在安全允许的情况下使这些窗口和关闭尽可能狭窄和受限，”安全世界基金会（Secure World Foundation）私营部门项目高级主任伊恩·克里斯滕森（Ian Christensen）告诉。克里斯滕森补充说，FAA和国际民航组织（International Civil Aviation Organization）已经在与航天发射行业——如SpaceX、ULA和蓝色起源（Blue Origin）等公司——合作，开发更狭窄、更具体的空域关闭方案。这些努力可能也适用于处理航天飞行的另一端，即返回的碎片。

  要实现这一目标，航天机构和空中交通管制员需要两种关键类型的信息。首先，航天器何时何地会撞击大气层？有多少会完整地存活到40,000英尺？这些碎片究竟会在天空的哪个部分坠落（以及何时）？

  其次，这些碎片对经过的飞机构成多大威胁？答案取决于飞机的大小、速度和特征，研究人员正在研究能够给大家提供更具体答案的模型。然后，航天机构和空中交通管制员需要共同决定何时风险足够高以关闭一片天空——以及关闭多长时间。

  “如果我们对每一个风险都做出一定的反应，世界的一半将不时受一定的影响，所以这是不可行的，”维尔吉利·巴斯蒂达说。“我们是不是对每一个有可能到达地面的东西做出一定的反应？还是只对非常大的物体做出一定的反应，就像我们对长征所做的那样？”

  负责各国航空和空中交通管制的机构（如美国的FAA和中国的中国民用航空局）最终将不得已定义需要关闭空域以应对坠落太空碎片的风险。这可能包括碎片可能的大小和撞击的几率等因素，因此标准可能看起来像这样：“如果有1/3,720的几率颗粒物被吸入喷气发动机，我们该关闭空域。”（这些数字仅供说明。）

  误差范围如此之大，部分原因是我们对大气层上缘的详细物理学知之甚少，位于100到200公里之间。事实上，“上缘”这个术语具有误导性，因为从真空到空气的过渡更为渐进，而发生的高度取决于温度和其他因素——包括太阳在那一刻的活动程度。所有这一些因素都会影响大气的阻力如何快速减慢航天器并将其拉入。

  卫星在这个稀薄区域停留的时间不长，而且大多数已经死亡，并在薄空气与船体摩擦的过程中解体。

  “关于大气层这个区域的信息非常少，所以模型只是向下或向上推断，”维尔吉利·巴斯蒂达说。

  构建更好的模型需要更多数据，而获取这一些数据的一种方法是ESA即将进行的DRACO（Destructive Re-entry Assessment Container Objective）任务。该任务将在2027年底发射，DRACO将通过200个传感器的详细测量，精确测量一颗小卫星在其坠入地球上层大气时如何解体。其目标是测量不仅是航天器在下降过程中的轨迹，还包括不同组件燃烧或解体的确切时间和高度。

  为此，DRACO的首席系统工程师亚历克斯·罗森鲍姆（Alex Rosenbaum）和他的团队正在为DRACO胶囊配备一系列不一样的材料的组件，每个组件都配备传感器以测量其温度及其火热消亡的时间和高度。即使DRACO实际上没有工作推进系统，也会有一个推进舱和复合燃料箱的模型。胶囊本身不会存活，这正是重点。一个类似于商业飞机上使用的飞行数据记录器的黑匣子将通过降落伞逃脱高空解体。

  “这是一项非常特殊的任务，因为它将非常短暂，”罗森鲍姆告诉Space.com。“我们正在为一个将运行几个小时的任务工作多年。”

  与此同时，还有跨机构太空碎片协调委员会（Inter-Agency Space Debris Coordination Committee）——一个由13个航天机构组成的团体，其成员包括JAXA、ESA、Roscosmos、CNSA和ISRO。IADC每年进行一次称为重返大气层演习的活动，成员们从即将重返地球大气层的报废卫星中选择“一个有趣的测试案例”。成员机构汇集他们关于该物体的信息和对其重返时间和路径的预测。之后，他们将实际发生的情况与他们的预测作比较，以帮助测试和改进这些模型。这是一项稳步推进的工作，具有累积的结果——不太戏剧化但非常重要。

  重返大气层演习和DRACO将有利于改进预测，并揭示如何通过设计在高空尽可能完全解体的卫星和火箭级来减少太空碎片的数量。但一旦航天机构和空中交通管制员拥有这一些数据，就需要有人决定怎么样处理它。

  首先，空中交通管制员和国家航空当局需要从监测太空交通和太空垃圾的机构获得良好的信息，并与之保持定期沟通。在美国，FAA和交通部（Department of Transportation）都负责监管航天发射和航空。在联合国，联合国外层空间事务办公室（U.N. Office for Outer Space Affairs）正在与民航局秘书处合作，建立有助于专家交换数据和一同研究的联系。

  其次，由于重返的航天器路径经常跨越国界，多个国家的航空机构和空中交通管制员需要可以有效的进行沟通和计划。2022年长征五号B事件展示了没有这种协调会发生啥：根据维尔吉利·巴斯蒂达和他的同事在他们的论文中所述，西班牙的空域关闭“集中并迫使飞机进入其他区域，而这些区域仍然在剩余轨迹下”。

  建立能够使下一次事件更顺利进行的协调至关重要——而且需要在下一次事件发生之前进行，根据维尔吉利·巴斯蒂达和他的同事。这种协调可能采取标准的形式：定义在特定情况下适当做什么的标准和指南。在航空领域，标准来自国家机构，如FAA和欧洲联盟安全局，或来自国际组织，如国际民航组织（一个联合国机构）。

  “航空界非常依赖标准，我们也看到太空界在标准方面有很多活动，”克里斯滕森说。“这些为咱们提供了开发技术缓解方法、技术解决方案的途径，然后在国家层面上进行一些国际协调的实施。”

  我们可能正接近一个未来，在这个未来中，因重返太空碎片而关闭或延误的情况将像现在因天气相关的延误一样普遍。但如果维尔吉利·巴斯蒂达实现了他所希望的世界，那将是一个我们甚至不会注意到的未来，因为重返将，飞行计划可以绕过受影响的区域。

  “我对在技术层面和操作层面上能够解决这一个问题并取得重大成功持乐观态度，”克里斯滕森说。

  与此同时，维尔吉利·巴斯蒂达建议，虽然政策制定者和工程师需要仔细考虑太空碎片和航空交通，但普通旅行者不应该因为这一些风险而失眠。

  “被太空碎片击中的概率非常低，远低于我们在正常生活中面临的任何其他风险。因此，即使有很多重返大气层的情况，这有点令人担忧，但它不应该是你的主要担忧，”维尔吉利·巴斯蒂达说。“天空不会掉在你头上。但我们正在努力寻找更好的方法。”