萨曼莎·劳勒(Samantha Lawler)7年前搬到加拿大萨斯喀彻温省的乡下,一边和伴侣经营农场养鸡养山羊,一边在附近的里贾纳大学做天文研究。搬家的一大理由是那里的夜空:没有光污染,满天星斗,是城里人做梦都见不到的景象。
可就从她搬来那年起,这片夜空开始变样。越来越多的光点排着队划过头顶。那些不是星星,是卫星。
2019年5月,美国SpaceX公司发射了第一批60颗星链(Starlink)卫星。到今年3月,在轨的星链已经突破1万颗,全球超过1000万用户靠它们上网。眼下地球轨道上的卫星总共约1.5万颗,而各家公司和机构已经提交的发射计划加起来,接近200万颗。
于是一个过去没人认真问过的问题,摆上了台面:地球轨道到底装得下多少卫星?
有研究者试着算过。2022年的一项研究给出的答案是,在200到900千米的高度之间,理论上能塞下1260万颗。但那是假设所有卫星像棋盘一样排得整整齐齐、永不出错。2024年一项更贴近现实的估算,把范围放宽到1000万到1亿颗之间,宽到对任何监管者都毫无用处。
问题在于,轨道容量根本没法用一个数字概括。英国伯明翰大学的空间碎片专家休·刘易斯打了个比方:它更像人体的自我调节,血糖、体温各有各的系统,又互相牵连。轨道上也一样,硬件故障率、规避机动、大气阻力,全都搅在一起。
大气阻力是其中的关键一环。低轨道上残留的稀薄空气会拖慢卫星和碎片,让它们逐渐坠入大气层烧毁,相当于轨道的自我清洁。但这套机制只在低处好使:在2000千米高度,一块碎片能赖上10万年。而且它还在退化,2025年3月的一项研究发现,人类排放的温室气体会让高层大气降温、变得更稀薄,阻力随之减小,垃圾赖着不走,轨道容量最多可能因此砍掉一半。
刘易斯的判断更加惊人:不用等到未来,临界点已经过了。按他的计算,在550千米以上的所有高度,卫星数量已经多到即使今天起全面停止发射,太空碎片仍会继续增多,因为碰撞产生新碎片的速度,超过了大气阻力清除碎片的速度。这就是科学家几十年前就警告过的凯斯勒综合征:碎片撞出更多碎片,像滚雪球一样停不下来。
而发射非但没停,还在加速。全球卫星发射纪录2022年、2023年、2024年、2025年连破4年,今年眼看又要刷新。2026年提交的申请里,中国申报了20万颗,美国Starcloud公司申报8.8万颗,美国蓝色起源公司申报5.1万颗。今年1月,SpaceX老板马斯克更是宣布要发射100万颗数据中心卫星。这些数字里有多少是认真的,有多少只是抢先在轨道上占坑,没人说得清。
天上还没撞成一团,靠的是不停地躲。星链卫星如今平均每天要做1000次规避机动。而在星链出现之前,一颗普通卫星一年只需要躲三四次,还得提前好几天规划,由操作员跟对方公司发邮件、打电话,商量谁给谁让路。
这种慢悠悠的老办法早就不够用了。现在每颗星链卫星每10分钟重算一次自己的位置,预测未来48小时的轨迹,再和美国军方维护的目标数据库比对。一旦发现可能相撞,就自动点火变轨,直到碰撞概率压到1/30000000以下,比行业通行的1/10000标准严了3000倍。去年一年,星链累计躲开了约30万次潜在碰撞,平均每颗卫星躲了40次。
这套系统目前运转得很漂亮。但按刘易斯的计算,如果100万颗数据中心卫星真的上天,每年需要的规避机动将达到10亿次。他说这个数字荒谬到无法理解:“一年里根本没有那么多秒!”
躲不开会怎样,历史上有过一次示范。2009年,美国一颗铱星撞上了一颗报废的俄罗斯卫星,这是迄今唯一一次两颗卫星意外相撞,炸出2000多块可追踪的碎片,其中一半至今还在天上飞。美国LeoLabs公司的碎片专家达伦·麦克奈特算过,在975千米高度,因为聚集着大量校车大小的废弃火箭残骸,今年发生碰撞的概率高达29%。他说:“我们随时可能迎来一次大事故,所有碎片会往下穿过每一颗正常工作的卫星。”
碎片往下掉的终点,是地面。2025年2月,劳勒在SpaceX发布的一份文件里读到:2024年夏天,一块2.5千克的星链卫星残骸挺过了大气层的烧蚀,落在萨斯喀彻温省的一处农场里。她跑上当地电台寻人,真找到了那位农户。残骸坠落的地点,离她家只有3小时车程。
对天文学家来说,还有一层更切身的损失。去年12月的一项研究算出,如果轨道上的卫星增加到50万颗,全世界几乎每一张天文望远镜照片里都会划过卫星的亮线;增加到100万颗,夜空中肉眼可见的卫星有时会比星星还多。劳勒说:“那样我们就没法做天文了,完全没办法。”
按理说,该有人管管。可现行太空法律的根基是1967年的《外层空间条约》,它规定太空不得通过“使用或占领”据为己有,却没料到巨型星座的出现。星链如今在350到550千米的高度占据主导地位,后来者想上去,谁来分配?条约的模糊之处,反倒成了先到先得的漏洞。联合国下属的国际电信联盟是最接近“轨道交通管理员”的机构,但它审批卫星申请时通常不考虑轨道装不装得下。2027年10月,它将在上海开会,讨论多种方案,例如为联合国各成员国预留部分低轨道,防止轨道被某个国家或公司垄断。
留给谈判的时间未必宽裕。去年12月,劳勒和同事提出了一个新指标,估算假如天上所有卫星突然集体失灵(一场足够强的太阳耀斑就可能办到,历史上出现过多次),多久会发生第一次碰撞。答案是5天。而由于此后卫星越发越多,这个估计如今已经修订到不足3天。
劳勒说,这口钟正随着每一次发射一天天变短,容错的余地越来越小。它也提醒着所有人:整个近地轨道的安全,眼下几乎押在SpaceX一家不出错的规避系统上。天上真正装得下的卫星数量,最后可能并不比今天已经在轨的多出多少。
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图为地球轨道上几何形状卫星的抽象插画,图源:Brian Stauffer
信源:Stauffer, Brian. "If millions of satellites launch to space, is chaos the inevitable outcome?." www.scientificamerican.com, 18 Aug. 2026
