美国宇航局对印度反卫星导弹试验感到不满

3 月 27 日，印度进行了一次反卫星导弹试验，成功摧毁了一颗位于低地球轨道 (LEO) 上距地面 186 英里的实弹卫星。这意味着世界上最大的民主国家也是世界上第四个拥有反卫星导弹能力的国家（仅次于美国、俄罗斯和中国）。这一消息并没有受到热烈欢迎：忧思科学家联盟发表声明，对这次试验表示担忧，认为这是太空军事化程度提高的一个例子。印度酱油研究组织（印度航天局）的长期合作伙伴 Planet Labs 谴责了这次试验，并强调太空应该用于“和平目的”。

但最激烈的批评来自周一 NASA 局长吉姆·布莱登斯坦在与 NASA 员工举行的公开问答会上。布莱登斯坦称这次试验及其留下的轨道碎片场“不可接受”，并表示“NASA 需要非常清楚它对我们的影响……我们不能允许人们制造轨道碎片场，将我们的人民置于危险之中……这些活动是不可持续的，也不符合载人航天的需要。”

在问答环节，布莱登斯坦解释说，NASA 和军方上周对碎片场进行了评估，并确定在 10 天内，小碎片撞击国际空间站的风险增加了 44%。（尽管美国空军太空司令部副司令戴维·汤普森中将此前曾表示，据路透社报道，国际空间站当时没有危险。）布莱登斯坦说，NASA 已确认此次事件产生了约 400 块轨道碎片（而且很有可能产生的碎片数量是这个数字的 10 倍）。只有大约 60 块碎片足够大（直径至少 10 厘米），可以进行主动跟踪。

那么“风险增加 44%”到底意味着什么？NASA 是如何得出这个数字的？这会对空间站上的宇航员造成什么样的危险？NASA 拒绝发表评论，也拒绝让专家回答问题，但我们知道评估轨道碎片威胁并不是一个明确的过程。马里兰大学航空航天工程师、轨道碎片教育与研究中心主任 Raymond Sedwick 表示，主要问题“在于我们并不确切知道物体在轨道上的位置”。虽然操作卫星的人显然知道并跟踪运行中卫星的位置，但退役卫星和碎片必须由空军跟踪，并且根据物体和跟踪其运动的传感器的不同，估计位置范围在几百米以内或几公里宽。

“如果你对速度的估计有误，那么 [物体] 的移动速度就会比你想象的快或慢，因此随着时间的推移，它最终会比你想象的移动速度快或慢，”塞德威克说。以每秒 7,500 米的轨道速度来说，每秒只有几厘米的误差可能听起来很小，但随着时间的推移，误差会逐渐增大。仅仅一天之后，物体可能就会远离你预期的位置几公里。大气阻力和物体方向等因素加剧了这一过程。而且并不是每天都会测量所有物体。因此，你几乎永远无法知道物体在某一特定时刻的确切位置——你必须依靠粗略的估计。

根据塞德威克的说法，这意味着对国际空间站的威胁受到不确定性的影响。你可能有一块太空垃圾，它距离国际空间站最近的距离是 10 公里，而且你知道它的位置，误差在 100 米以内。很酷，没什么可担心的。但在另一种情况下，你可能会预测一个物体距离国际空间站最近的距离是 4 公里。这应该仍然足够安全，但该预测的不确定性可能是正负 2 公里，这意味着物体距离国际空间站 2 公里以下的可能性在统计上是显著的，甚至可能更近的可能性更小。这对 NASA 来说可能太近了——尤其是在人类生命受到威胁的情况下——因此，将国际空间站推向更高的轨道，并在航天器和碎片之间拉开更大的距离是有意义的。（无论如何，这是一种定期发生的操作，因为大气阻力会导致国际空间站随着时间的推移而下落，因此该机构会比平时更早安排升空。）

布莱登斯坦的“44%”值就体现在这里：在印度进行反卫星试验之前，附近有一些碎片物体，它们构成了某种统计上显著的威胁（如上面第二个例子所述）。试验后，这些物体的数量增加了 44%。“需要‘担心’的事情增加了 44%”，塞德威克说。

印度试验后最令人担忧的是，60 个可跟踪物体中有 24 个超出了国际空间站远地点（空间站轨道的最远点）。随着时间的推移，它们将被重力拖下，并开始对国际空间站构成更严重的威胁。“这是一件非常可怕的事情——制造一个事件，让碎片在远地点飞过国际空间站，”NASA 局长说。

处理这种情况令人不快，但不太可能对国际空间站造成迫在眉睫的威胁。布莱登斯坦接着说，由于碎片场位于低地球轨道，所有这些最终都会消散。那次后果远不及 2007 年中国反卫星导弹试验造成的危害，那次试验产生了 4,000 块可追踪碎片，使轨道碎片目录增加了 36%。这位局长指出，12 年后，NASA 和其他负责全球太空态势感知的机构仍在努力应对那次事件的影响，因为其中 3,000 多个物体仍在轨道上。

这甚至还没有考虑到无法追踪的碎片带来的威胁。空间站有防护罩来抵御 BB 枪弹丸大小或更小的碎片，但任何进行太空行走的宇航员如果被击中，他们的宇航服都会被撕开。任何大于大理石的东西（包括许多小于 10 厘米的无法追踪的碎片）以每秒数千米的速度移动，都可能直接刺穿国际空间站的防护罩并造成损坏。

让布莱登斯坦和其他太空官员感到不安的部分原因是，此次事件可能会鼓励更多的反卫星试验，并产生更多令人担忧的碎片场。“当一个国家这样做时，其他国家就会觉得他们也必须这样做，”他说。虽然这些担忧是真实存在的，但它们也忽略了一个事实，即美国和俄罗斯等国家在冷战期间为这些武器铺平了道路。美国最近在 2008 年拦截了一颗卫星，而俄罗斯在过去四年中对新型反卫星导弹进行了五次试飞。特朗普政府宣布成立太空部队只会加剧人们对地球轨道军事化的担忧。军备竞赛正在迅速加剧。

目前，我们还没有采取任何措施来处理轨道碎片，只有计划提高我们识别碎片的能力。今年某个时候，我们应该会看到“太空篱笆”投入使用，这是一个由空军支持的系统，它应该能让美国有能力追踪数十万块新的小于 10 厘米的轨道碎片。

但提高认识只是解决方案的一部分。我们需要一些方法来禁用卫星，以减少破坏和碎片。塞德威克说，一种方法可能是在航天器的太阳能电池板上喷漆——这是一项更困难的任务，但至少可以让航天器退役而不会产生太空碎片。其他不切实际的想法包括一个巨大的太空垃圾收集器，这在目前是不切实际的，但也许以后可行。无论如何，我们需要尽早找到解决方案，以免我们的地球轨道变成一个无重量的垃圾场。