一颗早已退出历史舞台的卫星,沉默了几十年,却在2012年重新向地球发出无线电信号。这件事听起来像是航天技术取得了意外突破,背后却隐藏着一个更加棘手的问题:人类能够把航天器送入太空,却未必有能力在它们完成任务后将其安全带走。
随着卫星数量持续增加,曾经被忽略的废弃设备,正在成为轨道安全不可回避的隐患。
上世纪60年代,美国正处于卫星通信技术发展的重要阶段。地面通信网络受到地理条件限制,远距离信息传递需要寻找新的技术路径。
美国林肯实验室因此推进林肯实验卫星计划,希望通过一系列在轨试验,验证不同频段的通信设备、天线系统以及卫星姿态控制技术,为军事通信积累经验。
1965年2月11日,LES-1搭乘泰坦3A火箭升空。这颗卫星重约31公斤,采用多面体外形,表面安装太阳能电池,内部配置通信设备和姿态控制系统。它的设计寿命约为两年,主要任务是验证新型通信技术在太空环境中的实际表现。
这次发射并没有达到全部预期。
LES-1搭载的固体推进发动机没有按照计划点火,卫星虽然进入了地球轨道,却没有进入适合开展预定通信试验的目标轨道。由于轨道条件和姿态状态受到限制,原本设计好的试验无法充分展开,卫星的实际使用价值也大打折扣。
当时的航天器远没有今天这样完善的自主控制能力。LES-1依靠自旋稳定姿态,太阳能电池负责提供电力,内部电池则承担一定的供电保障任务。卫星在轨道上持续旋转,太阳能电池板获得光照的条件会不断变化,供电也会随之出现周期性波动。
卫星自旋本身并不是故障,早期航天器经常使用这种方式维持姿态稳定。真正麻烦的是,LES-1的轨道和工作状态不符合原定试验条件,无法像正常任务卫星那样稳定完成通信工作。
1967年,LES-1按照原定任务安排停止发射机工作。此后,它没有被送回地球,也没有其他航天器前往回收,只能继续沿着原有轨道运行。地面失去了与它进行正常任务通信的需要,这颗卫星也逐渐退出公众视野。
时间一天天过去,LES-1在地球引力作用下继续绕行。它不再执行通信任务,却没有丧失物理存在。对于当时的航天管理体系而言,卫星任务结束与卫星离开轨道是两个不同的问题,早期任务并没有把退役后的清理工作放在今天这样的优先位置。
2012年,一群业余无线电爱好者在监测太空无线电信号时,意外发现了一个熟悉又陌生的信号。经过频率分析和卫星轨道比对,研究人员确认,发射信号的目标竟然是LES-1。
这次接收到的信号位于237兆赫兹附近,属于超高频范围。MIT林肯实验室随后也对这颗卫星开展了持续监测,并建立自动化接收系统,在卫星经过实验室上空时记录信号变化。
一个已经停止发射信号45年左右的设备,为什么还能重新工作?研究人员提出了一种比较合理的解释:随着电池和电子元件长期老化,内部供电电路可能发生短路,使太阳能电池产生的电流绕过原有控制环节,意外传递到发射机。
这意味着LES-1并没有真正恢复完整功能,而是部分电路在异常条件下重新获得了电力。它无法重新承担原来的通信任务,也没有恢复正常的地面控制能力。偶然发出的信号,更像是一件老旧电子设备发生异常通电后的结果。
这件事情具有一定的科学研究价值。卫星在长期真空环境、强烈辐射以及巨大温差影响下,电子元件会出现怎样的变化,太阳能电池和供电线路又可能发生哪些异常,都可以从这类特殊案例中获得研究线索。
可对于航天安全而言,这个发现并不是一个可以轻松庆祝的消息。
LES-1能够重新发射信号,并不意味着地面能够控制它。它仍然是一件缺乏正常任务能力的在轨物体,既不能主动报告全部设备状态,也不能根据地面要求调整运行轨道。
这样的老旧卫星并非只有一颗。几十年来,世界各国发射过大量卫星和火箭,许多航天器完成任务后仍然留在轨道上。它们有的可以被持续跟踪,有的由于尺寸较小或轨道条件特殊,很难获得完整的运行信息。
太空垃圾的危险,恰恰来自这种长期积累。废弃卫星、火箭上面级、分离装置以及碰撞产生的碎片,都可能成为其他航天器的撞击目标。即使只有几厘米大小的碎片,在高速相对运动下,也可能对正常运行的卫星造成严重损伤。
碰撞并不一定只造成一次事故。一颗卫星如果被高速碎片击中,可能产生大量新的残骸。这些残骸继续留在轨道上,又会给其他航天器带来新的风险,逐渐形成连锁效应。
美国科学家唐纳德凯斯勒在1978年提出过相关理论,后来被称为“凯斯勒综合征”。其核心问题是,轨道物体密度过高时,碰撞可能产生更多碎片,碎片又会增加后续碰撞的概率。假如这一过程持续发展,部分轨道区域的使用成本和风险就可能大幅上升。
2026年,这种担忧已经不只是理论讨论。随着商业卫星星座、导航系统和遥感卫星不断扩展,低地球轨道的使用需求明显增加。卫星部署速度加快,轨道管理和退役处置却必须同步跟上。
欧洲航天局2026年9月14日公布的《空间环境报告》提供了值得关注的数据。按照报告截至2025年底的统计,2025年全球进行了300多次航天发射,送入太空的新载荷超过4000个。与此同时,废弃卫星和碎片数量也在继续增长。
报告还指出,每天平均有约10个新载荷进入太空,超过3个完整航天器或火箭体重新进入地球大气层。虽然部分物体能够通过自然衰减或者主动处置离开轨道,但仍有不少失效卫星长期停留在拥挤的轨道区域。
欧洲航天局2026年的评估已经将主动清除太空垃圾列为必须推进的工作。单纯依靠新卫星退役后主动离开轨道,已经不足以解决历史遗留物不断积累的问题。
9月13日,美国编号为USA 32的老式卫星又发生了一起值得关注的事件。这颗1988年发射的情报卫星在低地球轨道发生碎裂。美国太空军太空部队确认了这一情况,并表示已经将能够追踪到的碎片纳入常规空间碰撞风险评估程序。
根据美国Space-Track公布的信息,这次事件发生在9月13日约21时13分,相关部门暂未发现迫在眉睫的直接威胁,但后续分析仍在进行。卫星解体的具体原因尚未得到公开确认,不能把电池老化或者压力容器故障直接认定为事故原因。
这件事情与LES-1重新发射信号并不是同一类事件,却把同一个问题再次摆到了航天领域面前:失效卫星并不会因为停止工作就自动消失,长期留在轨道上,可能给未来的航天任务带来额外负担。
对于一颗重新发出信号的老卫星,科学家真正需要关注的并不是它还能发出多少次信号,而是它是否存在可预测的轨道变化、是否可能与其他航天器接近,以及它在长期老化后会不会发生结构性破坏。
从技术层面看,处理太空垃圾至少需要做好三件事。第一,建立更加完善的空间监测网络,尽可能掌握轨道目标的位置和运动状态;第二,在卫星设计阶段就考虑退役处置,避免任务结束后留下长期隐患;第三,逐步发展主动清理技术,让大型失效卫星和火箭残骸能够被安全移出拥挤轨道。
欧洲航天局正在推进的ClearSpace-1任务,就是主动清理技术的一项重要探索。该项目计划利用机械捕获装置接近并抓取失效航天器,再通过轨道调整使目标进入大气层。
按照2026年公布的项目进展,这项任务仍处于研发阶段,计划在2029年前后发射,不能将其描述为已经完成太空垃圾清理。
日本宇宙航空研究开发机构推进的ADRAS-J任务也具有参考价值。该任务已经完成对一枚废弃H-IIA火箭上面级的近距离接近和观察,为后续捕获清理积累了经验。2026年的后续计划则是通过ADRAS-J2进一步验证捕获和离轨技术。
航天技术正在从单纯追求发射和运行能力,逐渐转向更加重视整个生命周期的安全管理。不过,主动清理仍然面临成本、技术、责任划分和国际协调等问题,不可能依靠某一个国家或某一项工程在短期内彻底解决。
回看LES-1的经历,几十年前的一次发射试验,留下了一件长期运行在地球轨道上的老旧设备;几十年后的意外信号,又让它重新进入科学界视野。它没有真正复活,也没有恢复昔日的任务能力,却提醒人类,太空不是一个可以随意丢弃废旧设备的地方。
航天事业要走得更远,除了不断突破发射、通信和探测技术,还必须学会妥善处理每一件航天器退役后的问题。