10.1　太空环境治理形势紧迫

随着1957年苏联发射第一颗人造地球卫星，人类进入太空的能力在增强，对外层空间的研究和利用在促进人类科技进步、社会发展的同时，也在外空留下越来越多的空间碎片。同时，低轨小卫星星座爆发式增长，小行星频繁掠过地球等问题的出现，已经成为人类探索太空脚步中必须解决的重大课题之一。

10.1.1　航天器在轨爆炸解体，成为空间碎片主要来源

从1957年以来，人类共进行了5400余次航天发射，把近9000颗航天器送入地球轨道，目前在轨航天器5 000多个，仍在服役航天器2000多个。根据2020年欧空局给出的信息，自1957年至2020年底，人类进行了约6000余次航天发射，共将约10680颗人造卫星送入地球轨道。其中，仍在轨的6 200余颗，在轨正常服役的3 800余颗。目前已被跟踪编目的空间物体（在轨卫星+空间碎片）约28200个，所有在轨空间物体质量总和超过9 200吨[1]。尺寸大于10 cm的目标数量约为34000个，这类碎片能被地基监测设备监测到，航天器一旦与此类碎片发生碰撞，将会彻底损坏，甚至完全解体，产生数以万计的小尺寸碎片；1 mm以下的碎片有百亿个，这类碎片只能通过天基直接探测，或者分析回收物的表面获取其信息，此类碎片可通过航天器表面加固防护材料进行防护；还有一类碎片称为危险碎片，尺寸介于前两者之间，目前尚无有效的观测方法，其中尺寸在1～10 cm的碎片数量约为90万个，尺寸在1～10 mm的碎片数量约为1亿个，对航天器的损坏能力比小碎片大，防护困难，数量比大碎片多，航天器躲避困难，十分危险。

航天器在轨爆炸解体是空间碎片的主要来源，迄今共发生在轨爆炸、解体、撞击事件500余次。近年来，影响最大的一次是2019年3月27日印度代号“沙克提行动”的反卫星试验，产生尺寸大于5 mm的碎片6500个，其中270个可被跟踪，有12块碎片达到1 000 km高度，使得国际空间站（ISS）撞击风险提高了44%[2]。到2019年，国际空间站为躲避空间碎片撞击进行了25次机动规避。国际上有公开报道的因碎片撞击而失效或异常的卫星超过16颗，我国航天器因空间碎片撞击失效事件时有发生。近年来NASA卫星每年规避空间碎片操作20余次，而2008年这一数字为5次[3]。严峻的空间碎片环境对航天器在轨运动，包括航天员生命安全带来了严重威胁。不久前，欧空局已经与ClearSpace领导的一个工业小组签署价值8 600万欧元的合同，以清除一块特定的空间碎片。可以看到，对于这一领域的研究不仅是对国家安全、空间安全和人类命运的责任，也是对国家科技创新带来新的挑战，不断开拓空间经济业务新领域。

10.1.2　低轨小卫星星座爆发式增长，成为空间环境潜在威胁(https://www.daowen.com)

近年来，低轨小卫星星座呈爆发式增长，各航天大国纷纷开始抢占太空资源，建设巨型小卫星星座已经成为当前航天发展的一个重要领域。但是，大量小卫星正在逼近近地轨道空间的承载极限，现有的空间环境、国际社会以及我国航天发展都将面临一系列的严峻挑战。截至目前，国内外已有很多巨型低轨小卫星星座正在建设或公布方案，其中发展最火热、数量最大的是SpaceX公司的Starlink系统，规划将发射大约42 000颗卫星。2019年9月，欧空局的一颗“风神”卫星为避免与一颗Starlink卫星发生碰撞，主动进行了变轨机动，为巨型低轨星座的安全运行敲响了警钟[4]。

从短期看，大型小卫星星座发射会使近地轨道目标大量增加，威胁现有空间目标的安全。从长期看，星座自身也会遭遇碎片撞击，使得低轨空间撞击次数增加，产生更多的空间碎片，加剧碎片环境的长期恶化趋势。作为未来重要的空间信息基础设施，小卫星星座对于我国这样一个开放程度日益加深的大国来讲，其重要性也不言而喻。除此以外，还存在频率、轨道资源占用分配问题，星座自身的光、电磁辐射和急剧增长的数量也会对天文学和宇宙学观测带来的不利影响，以及带来的信息安全和产业安全等问题和挑战。

10.1.3　小行星来袭，成为人类安全重要挑战

2019年6月，中国科协将与空间碎片密切相关的近地小天体调查、防御与开发问题纳入20个对科学发展具有导向作用、对技术和产业创新具有关键作用的前沿科学问题和工程技术难题中，这也显示出外空环境问题研究已经成为我国高度重视的新领域。

小行星对于地球来说，从来就不是遥远的存在。6500万年前，在墨西哥尤卡坦半岛发生的小行星撞击地球事件导致76%地球生物（包括大型恐龙）灭绝。1908年6月30日发生在俄罗斯通古斯的小行星大爆炸事件[2]。2013年2月15日俄罗斯车里雅宾斯克发生小行星撞击地球事件。在我国的内蒙古锡林郭勒盟地区，云南香格里拉、西双版纳和近期的甘肃青海，都发生过火流星事件。从恐龙灭绝事件来看，小行星撞击地球带来的灾难是毁灭性的，对地球和人类生命安全带来极大威胁。美国、欧空局、俄罗斯、日本等国家或机构已在小行星监测、预警、防御和利用等方面拥有相当成熟的技术和法律法规，我国目前也在积极开展对小行星的监测预警、安全防御等工作，并取得了一些进展。