為慶祝4月12日載人空間飛行國(guó)際日，本文回顧了人類(lèi)進(jìn)入太空時(shí)代的重要?dú)v程，思考了其中潛在的風(fēng)險(xiǎn)，以及如何通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)助力減少相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。
自1957年世界上第一顆人造地球衛(wèi)星“斯普特尼克一號(hào)”發(fā)射升空以來(lái)，軌道衛(wèi)星的數(shù)量急速增多。全球的無(wú)線(xiàn)電愛(ài)好者都能接收到斯普特尼克一號(hào)發(fā)送的無(wú)線(xiàn)電波信號(hào)，這預(yù)示著新的技術(shù)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。人類(lèi)的太空時(shí)代和太空競(jìng)賽開(kāi)始了。1961年，首個(gè)載人航天飛行器邁出了人類(lèi)探索太空的第一步。此后，民營(yíng)公司也加入了太空競(jìng)賽。
在斯普特尼克衛(wèi)星首次環(huán)繞地球飛行之后的65年間，近地太空變得擁擠不堪。在載人空間飛行國(guó)際日這一天，我們應(yīng)當(dāng)牢記太空不再遙不可及。我們從未如此接近平流層以及更深遠(yuǎn)的宇宙，但這也帶來(lái)了風(fēng)險(xiǎn)。
擁擠的太空
如今，約有7500顆衛(wèi)星在高度低于2000千米的近地軌道（LEO）上運(yùn)行。超過(guò)三分之一的衛(wèi)星是在近兩年發(fā)射的，未來(lái)還會(huì)有更多衛(wèi)星發(fā)射升空。美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）和亞馬遜公司（Amazon）等民營(yíng)公司發(fā)射的衛(wèi)星將使近地軌道上的衛(wèi)星數(shù)量增加4.5萬(wàn)多顆。
但衛(wèi)星只是環(huán)繞地球的物體中的一小部分。軌道碎片，又稱(chēng)“太空垃圾”，成為了日益緊迫的問(wèn)題。美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）正在追蹤2.7萬(wàn)塊比網(wǎng)球還大的軌道碎片，其中有被丟棄的運(yùn)載火箭、舊宇宙飛船的零部件、工具和被扔掉的垃圾等。據(jù)估算，還有100萬(wàn)塊比彈珠大的碎片，和3.3億塊大小在1毫米到1厘米之間的碎片。這些物體均以2.5萬(wàn)千米/小時(shí)（7千米/秒）的速度運(yùn)行。在這個(gè)速度下，即使很小的碎片也能造成巨大的破壞。
如果發(fā)生撞擊或爆炸，問(wèn)題就會(huì)更加嚴(yán)峻。2021年11月，俄羅斯成功開(kāi)展了反衛(wèi)星導(dǎo)彈試驗(yàn)，試驗(yàn)期間又產(chǎn)生了1500塊可追蹤的碎片和數(shù)十萬(wàn)塊更小的碎片。其造成的直接后果是，國(guó)際空間站（ISS）的機(jī)組人員不得不躲進(jìn)對(duì)接倉(cāng)內(nèi)，以防需要迅速撤離。國(guó)際空間站本身也不得不躲開(kāi)太空垃圾的運(yùn)行軌跡，而這些碎片的數(shù)量是1999年的25倍。
這為什么是個(gè)問(wèn)題？
軌道擁擠帶來(lái)的最大威脅是會(huì)影響正在服役的衛(wèi)星。這些近地軌道衛(wèi)星包括成像、測(cè)量衛(wèi)星，以及越來(lái)越多的通訊服務(wù)衛(wèi)星。軍事活動(dòng)也在近地太空逐步展開(kāi)。目前近地軌道上飛行著用于監(jiān)控和戰(zhàn)場(chǎng)通訊的衛(wèi)星，這意味著一旦發(fā)生碰撞可能會(huì)造成無(wú)法預(yù)測(cè)的地緣政治問(wèn)題。
軌道碎片還會(huì)影響近地軌道之外的飛行任務(wù)。盡管這一風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)在不大，但它會(huì)隨著碎片總量的增多而不斷增長(zhǎng)。最糟糕的情況是，太空垃圾最終可能會(huì)把我們密不透風(fēng)地包圍起來(lái)，讓我們未來(lái)無(wú)法對(duì)太陽(yáng)系開(kāi)展任何探索。
標(biāo)準(zhǔn)來(lái)幫忙
去年，七國(guó)集團(tuán)承諾要解決日益嚴(yán)重的太空垃圾問(wèn)題。各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人在一份聯(lián)合聲明中稱(chēng)，他們“意識(shí)到制定與可持續(xù)太空作業(yè)有關(guān)的通用標(biāo)準(zhǔn)、最佳實(shí)踐和指南的重要性”，并號(hào)召I(mǎi)SO等組織機(jī)構(gòu)一起助力“保護(hù)太空環(huán)境，造福子孫后代”。
ISO，尤其是航空航天器技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC 20），主要提供兩方面的幫助：一是減少進(jìn)入環(huán)地軌道的碎片數(shù)量；二是降低近地空間愈發(fā)擁擠產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。
ISO
24113致力于減少碎片的數(shù)量。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了發(fā)射到或經(jīng)過(guò)近地軌道的所有宇宙飛船和運(yùn)載火箭在設(shè)計(jì)與運(yùn)行方面的要求，確保它們?cè)诜燮陂g和服役后盡可能少地產(chǎn)生碎片。例如，當(dāng)一顆衛(wèi)星燃料耗盡時(shí)只會(huì)成為軌道上的又一大堆垃圾。ISO
24113要求衛(wèi)星設(shè)計(jì)者和建造者對(duì)此加以考慮，比如建造出能夠補(bǔ)給燃料，或在服役結(jié)束后可從軌道中移除、在更高的太空區(qū)域中安全燃盡的衛(wèi)星。
安全的太空
標(biāo)準(zhǔn)還在減少碰撞風(fēng)險(xiǎn)方面發(fā)揮重要作用。近地軌道不僅越來(lái)越擁擠，也“居住”著越來(lái)越多的參與方。除了世界幾大航天局外，十幾個(gè)國(guó)家已經(jīng)成功發(fā)射了衛(wèi)星，越來(lái)越多的民營(yíng)公司也開(kāi)始參與太空競(jìng)賽。為減少宇宙飛船之間的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，確保火箭安全地發(fā)射到或通過(guò)近地軌道，標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議必不可少。
去年，全球共發(fā)射了145顆近地軌道衛(wèi)星，創(chuàng)造了歷史新高。近地太空對(duì)保障各國(guó)和相關(guān)企業(yè)的商業(yè)、科學(xué)和軍事利益而言具有越來(lái)越重要的地位。盡管太空會(huì)越來(lái)越擁擠、太空垃圾會(huì)帶來(lái)諸多風(fēng)險(xiǎn)，但I(xiàn)SO的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可以確保大家享有安全運(yùn)行衛(wèi)星的太空。