“凯斯勒综合征”或将让地球通信一夜归零

地球轨道上可能出现的一种灾难性连锁反应,即所谓的“凯斯勒综合征”,愈发令科学家和航天工业专家感到担忧。这种现象可能会导致关键的卫星服务,如互联网、电视和全球定位系统,完全无法运作。随着越来越多的卫星和碎片充斥地球轨道,碰撞变得不可避免。成千上万颗卫星和数以百万计的碎片在地球轨道上运行,级联碰撞的风险比以往任何时候都要高。

1978 年,美国国家航空航天局的科学家唐纳德·凯斯勒(Donald Kessler)和伯顿·库尔-帕莱(Burton Cour-Palais)首次提出这一理论,凯斯勒综合征描述了太空中潜在的连锁反应。随着更多的卫星和碎片充斥地球轨道,碰撞不可避免。这些碰撞会产生 更多的碎片,这在一个自我延续的循环中增加了进一步碰撞的可能性。

“一旦碰撞级联开始,卫星和航天器面临的风险就会增加,直到轨道无法再使用,” 美国国家航空航天局解释道。

目前,有超过 10000 颗卫星围绕地球运行,其中近 3000 颗已经失效。再加上数以百万计的较小碎片,这就形成了一个危险的环境。即使是在轨道速度下运行的一小块金属碎片也能摧毁正常运行的卫星。

倘若凯斯勒综合征加剧,我们熟悉的生活会可能被搅乱。负责全球通信、天气监测与导航的卫星或许会遭到摧毁。“光是气象卫星的损失,就会让农业、渔业和运输等行业陷入瘫痪。”研究人员阿姆里特·马里亚潘和约翰·L·克拉西迪斯说道。

一些专家觉得我们已然处在凯斯勒综合征的边缘。引人注目的碰撞,例如 2009 年那次碰撞,也就是一颗报废的俄罗斯卫星与一颗运行中的美国卫星之间的碰撞,彰显出了这种与日俱增的威胁。

“这些事件是未来之事的先兆。”美国国家航空航天局轨道碎片项目办公室的马克·马特尼讲道。2021 年俄罗斯的反卫星导弹试验,产生了超过 1500 个碎片,进一步凸显出了危险。

要是凯斯勒综合征持续发展,很可能会给现代生活的诸多方面造成灾难。没有能正常运行的卫星:

其带来的经济和社会影响将是前所未有的。

为了减轻这一威胁,目前正在考虑几种策略。一种方法是使报废卫星脱离轨道,让其在地球大气层中燃烧殆尽。然而,这种方法存在环境风险,包括可能导致臭氧消耗。

另一个充满希望的途径是开发能够主动清除太空碎片的技术。欧洲航天局(ESA)正在牵头开展 ClearSpace-1 任务,旨在使用机械臂回收大块碎片。“回收太空碎片可能提供一个可持续的解决方案,”欧洲航天局清洁空间办公室的蒂亚戈·苏亚雷斯说。

卫星巨型星座的兴起让情况进一步变得复杂。SpaceX、OneWeb 和 亚马逊 等公司正在发射数千颗卫星以提供全球互联网覆盖。虽然这些项目有好处,但它们也极大地增加了轨道上物体的密度。

“每一颗新卫星都会增加太空交通管理的复杂性,”麻省理工学院的天体动力学家理查德·利纳雷斯警告说。

要解决凯斯勒综合征,全球合作必不可少。航天国家必须出台严格规定,以限制碎片产生,并确保卫星的负责任部署。拟议的措施包括强制使用脱轨推进系统和加密指挥系统,以防止卫星被劫持。

“这是一个全球性问题,”马特尼说。“我们需要协调努力,以防止影响全人类的灾难。”

正如蒂亚戈·苏亚雷斯恰如其分地指出:“我们正在与时间赛跑。”现在是采取行动的时候了,创新技术和国际政策是保护我们轨道环境的关键。

人类能否避免这场迫在眉睫的灾难,取决于世界各地政府、企业和研究人员的集体意愿和迅速行动。