近地軌道要 “堵死” 了？1.3 億太空碎片威脅下，智能推進成唯一破局點？ |【經緯低調科普】

在巨型星座、新型火箭技術與在軌服務的共同驅動下，商業航天已邁入全新發展階段。據美國衛星產業協會與摩根士丹利等機構預測，全球太空經濟規模有望在2040年突破一萬億美元，一個潛力無限的太空時代正在加速到來。

然而，在這一繁榮圖景背后，危機已悄然浮現。作為航天活動核心區域的近地軌道，正面臨前所未有的擁擠與風險。

數據顯示，截至2025年初，地球軌道上大于10厘米的可追蹤物體超3.65萬個，1至10厘米的致命碎片逾百萬個，微小碎片更是可能高達1.3億個。這些高速飛行的物體隨時可能引發碰撞，而“凱斯勒效應”的理論警示與2009年美俄衛星相撞的現實案例，都印證了軌道環境惡化的嚴峻性。隨著SpaceX“星鏈”、亞馬遜“柯伊伯計劃”及我國衛星互聯網工程等巨型星座加速部署，碰撞風險持續攀升，甚至出現星鏈衛星逼近中國空間站的緊急避碰事件，軌道安全已成為制約行業存續的核心議題。

我們正處在一個由巨型星座、新型火箭技術和在軌服務共同定義的商業航天發展的新階段。據美國衛星產業協會（ SIA ）與摩根士丹利等機構預測，全球太空經濟的規模有望在 2040 年突破一萬億美元。 可持續的太空經濟提供核心支撐是什么？商業航天要求著哪些技術創新和責任擔當？

本篇文章作者為遨天科技創始人王紅霞從技術和行業發展角度，為大家分享：《智能推進：在日漸繁榮的軌道上構建可持續的太空經濟》。以下，Enjoy：

來源丨你好太空

作者丨遨天科技創始人王紅霞

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電推進的技術革命

航天產業的快速發展，其根基在于航天器核心能力的躍升。其中，電推進系統——作為航天器的“心臟”，正經歷著一場從“高能”到“高效”再到“高智”的深刻技術革命。在這場革命的浪潮之巔，電推進（Electric Propulsion, EP）技術正成為決定未來商業航天格局的關鍵變量。

與化學推進不同，電推進系統通過電場或磁場加速工質，以微小但持久的推力，實現數倍于前者的燃料效率（高比沖）。這一特性，契合了現代商業衛星星座對“低成本、長壽命、精細化”運營的核心訴求。

更少的燃料意味著更低的發射質量和成本，更長的在軌壽命則直接提升了衛星資產的投資回報率。正因如此，電推進已不再是“可選項”，而是巨型星座時代的“必需品”。

從SpaceX的“星鏈”衛星采用氪工質霍爾電推進系統進行大規模部署與軌道維持，到OneWeb、亞馬遜“柯伊伯計劃”，乃至我們自有的星座系統，無一例外地都將電推進作為其星座的標準配置，一個由電推進驅動的太空經濟時代已然來臨。

然而，當我們站在這個價值萬億美元太空經濟的門檻上，一個基礎性的、物理性的制約正變得日益突出：我們賴以生存的近地軌道（Low Earth Orbit, LEO）正變得前所未有的擁擠和危險。這不僅是一個環境問題，更是一個關乎整個商業航天產業存續與發展的核心戰略議題。

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近地軌道擁擠與風險

近地軌道是一種有限的、不可再生的戰略資源。

截至2025年初，根據美國空間監視網（Space Surveillance Network）和歐洲空間局（ESA）空間碎片辦公室的公開數據，地球軌道上尺寸大于10厘米的可追蹤物體已超過36,500個，而尺寸在1至10厘米之間的致命碎片估計超過100萬個，微小碎片（1毫米至1厘米）則可能高達1.3億個。這些物體以平均每秒7.8千米的速度飛行，任何一次碰撞都可能產生連鎖反應。

美國國家航空航天局（NASA）科學家唐納德·J·凱斯勒（Donald J. Kessler）在1978年發表的一篇名為《軌道碎片環境中的碰撞頻率》（Collision Frequency of Artificial Satellites: The Creation of a Debris Belt）的論文中首次提出了“凱斯勒效應”。

這個理論的核心思想是：當近地軌道上的人造天體（如衛星、火箭殘骸等）的密度達到某個臨界點時，一次碰撞產生的碎片會引發更多、更頻繁的碰撞，形成一系列連鎖反應，最終導致整個軌道區域被密集的碎片云覆蓋，變得無法安全使用，甚至在數百年內都無法通行。

2009年，美國正在太空工作的“銥星33號”（Iridium 33）通信衛星與俄羅斯已經報廢的“宇宙2251號”（Kosmos-2251）軍用衛星，在西伯利亞上空約790千米的高度相撞。這次碰撞產生了超過2300個可追蹤碎片，并進一步惡化了軌道環境。這個事件被認為是凱斯勒綜合癥的一次小型“實景預演”，它證明了理論中的太空碰撞，的確是會真實發生的。

如今全球商業航天任務及星座部署正以指數級增長，凱斯勒效應的風險正在大幅提升。以美國的SpaceX為例，截至2025年10月，“星鏈”（Starlink）計劃已部署超過9800顆衛星，并計劃最終達到42000顆的規模。英國的OneWeb（現為Eutelsat OneWeb）和亞馬遜的“柯伊伯計劃”（Project Kuiper）同樣規劃了數千顆衛星的巨型星座。我國的衛星互聯網工程也已進入加速實施階段。

這種部署密度在創造巨大連接價值的同時，也極大地增加了在軌碰撞的概率。美國星鏈衛星先后兩次接近中國空間站，使我方空間站被迫實施了機動，以緊急避碰。

第一次緊急避碰：星鏈-1095衛星自2020年4月19日起穩定運行在平均高度約555千米的軌道上。2021年5月16日至6月24日，該衛星持續降軌機動至平均軌道高度382千米后，保持在該軌道高度運行。7月1日，該衛星與中國空間站出現近距離接近事件。出于安全考慮，中國空間站于7月1日晚主動采取緊急避碰，規避了兩目標碰撞風險。第二次緊急避碰：2021年10月21日，星鏈-2305衛星與中國空間站發生近距離接近事件。鑒于該衛星處于連續軌道機動狀態，機動策略未知且無法評估軌道誤差，存在與空間站碰撞風險。

這并非個例，而是日益常態化的運營風險。未來，這種碰撞規避的動作將會越來越多。智能化的電推進系統，就會是一種必然的配置和必要的技術儲備。

03

推進技術的轉變

在這一背景下，航天器推進技術的角色正在發生根本性轉變——從僅僅關注將衛星“送上去”的運載效率，轉向更加注重在軌“活得好、活得久、退得凈”的精細化運營與控制能力。

化學推進以其高推力的特性，在快速變軌和入軌階段依然不可或缺。然而，對于商業星座長達10-15年的在軌壽命而言，電推進系統以其高比沖（Isp）帶來的燃料效率優勢，正成為不可逆轉的趨勢。

電推進的比沖通常是化學推進的5到10倍，這意味著在提供相同總沖量（ΔV）的前提下，所需推進劑質量大幅減少。這直接轉化為更低的發射成本、更大的有效載荷，以及更長的在軌服務壽命。

美國Maxar Technologies（現已拆分更名為Vantor及Lanteris ）和Northrop Grumman等傳統航天企業已在其地球靜止軌道（GEO）通信衛星上廣泛采用電推進系統（如霍爾電推進系統）進行位置保持和軌道提升，成功將衛星的服務壽命延長了50%以上。

SpaceX的“星鏈”衛星則全部采用氪工質霍爾電推進系統進行軌道維持和最終的離軌處置，這是電推進技術在LEO巨型星座中最大規模的應用驗證。

歐洲空間局（ESA）一直是電推進技術的堅定推動者。其“哥白尼計劃”（Copernicus）的“哨兵”（Sentinel）系列地球觀測衛星廣泛采用了電推進系統。值得一提的是，法國航空航天公司Safran的PPS系列霍爾推力器已成為全球市場的標桿產品之一，被數十個國際商業衛星平臺選用。

日本在電推進領域以其獨特的微波放電離子推力器技術而聞名，其深空探測器“隼鳥號”（Hayabusa）和“隼鳥2號”（Hayabusa2）依靠離子推力器完成了數億千米的星際航行，充分展示了電推進技術無與倫比的長期可靠性和精準控制能力。

近年來，日本初創公司如Synspective也在其小型SAR（合成孔徑雷達）衛星上集成了電推進系統，以實現靈活的星座部署和編隊飛行。

我國在霍爾推力器和離子推力器領域均取得了長足進步。從“實踐”系列技術試驗衛星到新一代通信衛星平臺，電推進系統已成為標準配置。

遨天科技正致力于開發更高性能、更低成本、更長壽命的電推進系統，以滿足國家級星座工程以及商業遙感、物聯網星座對核心部組件自主可控的迫切需求。

04

基于態勢感知的智能推進

然而，僅僅實現“高效”的電推進是不夠的。軌道的擁堵現狀要求推進系統具備更高維度的能力——自主智能。

未來的電推進，必須進化為能夠與空間態勢感知（Space Situational Awareness, SSA）系統深度融合的智能推進系統。

智能推進系統將外部感知數據轉化為自主決策能力，通過內置算法實時評估碰撞風險，并在必要時自主規劃最優規避策略。依托電推進的高比沖與精準控制，僅需短暫微推力即可實現高效機動，將避障響應從小時級縮短至分鐘級，顯著提升在軌航天器的生存能力。

智能推進的終極價值，在于它將充分發揮與空間態勢感知（SSA）系統的協同作用，將實時軌道環境信息轉化為自主運控能力，從而成為實現軌道環境可持續性的核心技術。

首先，它將從源頭杜絕新碎片的產生。國際電信聯盟（ITU）和各國航天機構均規定，LEO航天器在任務結束后必須在25年內離軌。然而，據統計，歷史上任務結束的航天器中，只有不到60%成功執行了離軌。智能推進系統能夠以極高的可靠性和極低的燃料代價，確保每一顆衛星在壽命末期都能自主、精準地執行受控離軌，再入大氣層燒毀。

其次，智能推進是主動碎片清除（Active Debris Removal, ADR）任務成功的關鍵。無論是日本Astroscale公司正在商業化推進的“ELSA-d”捕獲與離軌服務，還是ESA資助的ClearSpace-1任務，其核心都在于捕獲目標碎片后，如何高效、安全地將其帶離軌道。具備智能感知和精準操控能力的電推進系統，是這類“太空拖車”或“清道夫”衛星完成使命的基礎。

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結語：構建負責任的商業航天新生態

我們正處在一個十字路口。一條道路是延續傳統的、被動的軌道管理模式，最終可能導致“凱斯勒綜合癥”的幽靈成為現實，讓我們共同的太空事業陷入停滯。另一條道路，則是積極擁抱技術創新，通過發展以智能推進為代表的自主運控技術，主動管理和維護我們賴以生存的軌道環境。

這是技術路線的選擇，也是商業倫理和長遠戰略的抉擇。

我們呼吁全球的同行、合作伙伴、航天機構及政策制定者，共同致力于以下幾點：加速智能推進技術的研發與應用，將其作為未來航天器的標準配置；推動商業SSA數據的開放與共享，建立全球協同的、高精度的空間交通管理（Space Traffic Management, STM）體系；制定并執行具有約束力的行業規范，要求所有新發射的航天器具備可靠的主動離軌能力。

太空的遼闊，不能成為我們忽視責任的借口。相反，軌道資源的脆弱性和唯一性，要求我們這一代航天人必須以最高的智慧和遠見來行事。

智能推進系統和現代的空間態勢感知體系，就是我們寫給未來的答案。