大氣層之外的黑暗棺槨_風聞

2025年5月10日，北緯6.7度的夜空被一道血色尾焰刺穿。重達495公斤的宇宙482號殘骸在電離層中翻滾着，鈦合金外殼剝裂的爆鳴聲猶如蘇維埃號角最後的嘶吼——這顆被放逐在黑暗角落53年的鋼鐵心臟，正以242公里時速撞向地球。它的表面仍依稀可辨鐮刀錘子浮雕，高温熔蝕的溝壑下，列寧格勒精密儀器廠1971年生產的序列號正在汽化。

衞星重返地球大氣層示意圖。/ ESA/David Ducross/CC BY-SA 3.0 IGO

撰文 | 量子貓

隕落鐵棺—— 蘇維埃最後的讚歌

1972年的西伯利亞荒原上，最後一縷暮色被火箭尾焰撕裂。鋼鐵鑄造的“閃電-M（Molniya-M）”火箭震顫着掙脱大地，將宇宙482號（Kosmos 482）探測器送往深空。它的鈦合金外殼泛着冷冽的銀光，如同勃列日涅夫時代的一枚勳章——那是人類對金星的戰書。

Kosmos 482。/ russianspaceweb

彼時宇宙482號還有另一個名字——金星72號。然而，當第四級發動機的火焰在距地球1.1萬公里處驟然熄滅時，這場偉大遠征被永恆定格為一場太空葬禮。探測器攜帶的蘇聯國徽與列寧勳章，以及足以承受金星大氣煉獄的鋼鐵之軀，自此淪為近地軌道上一具沉默的棺槨。

攜帶的蘇聯國徽和列寧勳章。/ russianspaceweb

末級火箭的定時器設置錯誤，讓這顆探測器未能突破地球引力的桎梏，它的征程被定格在近地軌道上，按照前蘇聯的命名慣例，未能進入深空的探測器將會被重新命名為“宇宙”系列，至此它的名字更迭為宇宙482號。此後的18925個晝夜，它途經37821次日出，目睹聯盟號空間站化為流星，禮炮七號的殘骸墜入阿根廷雨林，卻始終保持着1972年校準的航向——那是通往金星的虛線，被永遠封印在克格勃的絕密檔案中。

蘇聯金星任務示意圖，包含上層、軌道器和着陸器（中心靠下）。/ NASA Historical Archives

五十三載春秋流轉，宇宙482號的軌道逐漸向內坍縮。其主體分裂為4份，主艙和部分組件在1972年4月初便已經墜落至新西蘭南部，着陸器部分則繼續在近地軌道上運行它從遠地點的9800千米處墜向深淵，在稀薄大氣中的近地點上掙扎，每一次掠過電離層都像被無形鐮刀割裂。2025年5月10日，當這個495公斤的流亡者再次向母星俯衝時，其姿態宛如一個遲到的共產主義戰士：鈦合金外殼在再入大氣時迸發出攝氏1600度的猩紅，伽馬光譜儀熔化成鐵水，卻依然保持着向金星進發的姿態。印度洋的波濤吞沒它的瞬間，海水中浮動的金屬殘片折射出拜科努爾發射場的晨光——那是它此生最後一次觸碰人類文明的温度。

組裝中的Kosmos 482。/ russianspaceweb

當年為其調試陀螺儀的同事，有的躺在莫斯科新聖女公墓的大理石下，有的在蘇聯解體後淪為出租車司機行將垂暮，唯有宇宙482號仍在軌道上履行着未竟的誓約——直到它鋼鐵鑄造的忠誠被重力判處死刑。但是它的身軀仍舊堅毅，為了抵抗金星煉獄般稠密大氣的鈦合金外殼足以承受540℃以及100個大氣壓以上的極端環境，這使得宇宙482號的着陸器在再入過程中依舊可以保持較為完整的形態，半個多世紀之後，它依舊以少年般的模樣歸來，只是時過境遷，昔人不在。

左側為蘇聯金星72號探測器着陸器（宇宙482號）模型，它於2025年5月重回地球大氣層；右側由荷蘭衞星跟蹤器Ralf Vandebergh拍攝到其在地球軌道上。/ NASA/Ralf Vandebergh

此刻，全球上百座雷達站的警報仍在閃爍。宇宙482號的葬禮不是終章，而是揭開了近地軌道上數萬具鋼鐵棺槨的裹屍布。當宇宙482號的殘骸沉入馬裏亞納海溝時，全球雷達網正追蹤着另外1.4萬個人造天體——它們中有些載着美國阿波羅計劃的鍍金橄欖枝，有些嵌着中國長征火箭的陶瓷隔熱瓦，更多則是冷戰鐵幕崩塌後的無名碎屑。這些懸浮在同步軌道上的鋼鐵羣像，構成了人類最宏大的集體墓誌銘：我們的星辰大海之夢，竟最終以太空垃圾的形態反噬大地。

地球上空的空間碎片。/ 來源ESA

黑暗墓羣—— 大氣層外的無聲悲歌

在近地軌道2000公里高度的寂靜深淵中，漂浮着一支特殊的“暗黑艦隊”——54000具直徑超過10釐米的鋼鐵殘骸，並且其中的近三分之一鐫刻着褪色的西裏爾字母。根據歐洲空間局（ESA）與美國太空監視網絡（USSPACECOM）2024年8月的數據，這些誕生於冷戰硝煙中的造物，至今仍在以7.8公里/秒的速度劃破虛空，構成人類最龐大的太空墓碑羣。

Kosmos 482。/ NASA

冷戰時期（1957-1991年），前蘇聯以平均每週一次的頻率向太空發射了約3000個航天器，佔同期全球發射總量的43%。其中1979年升空的“流星-2”軍用氣象衞星（編號Meteor-2 5），如同被遺忘的士兵，在停止工作後仍持續解體了四十餘年。2020年9月，其產生的36912號碎片以31000公里/小時的相對速度逼近國際空間站，兩者的碰撞動能相當於4.8噸TNT爆炸當量——這枚直徑僅30釐米的鋁鈦合金殘片，險些讓人類付出價值1500億美元的空間站作為冷戰遺產的祭品。自1999年啓動在軌運行至2022年底，國際空間站（ISS）為規避空間碎片威脅累計實施37次軌道機動；其中2020年單年執行避撞變軌達10次，僅該年6月至12月半年內即密集完成3次緊急規避操作，凸顯近地軌道垃圾密度加速攀升的嚴峻態勢。

太空撞擊爆炸示意圖。 / ESA

根據《自然·航天》2023年研究模型，若維持當前每年5%的碎片增長率，到2030年近地軌道碰撞風險將激增300%。那些1970年代生產的陀螺儀、1980年代脱落的太陽能板，正在編織一張由2億個致命彈丸構成的巨網——每塊指甲蓋大小的碎片都藴藏着30倍於步槍子彈的動能。如同飛機航行中撞鳥事故一般，這些空間碎片的碰撞事故無疑會造成巨大損失。更為致命的是，這些空間事故往往會製造更多的空間碎片，從而進一步提升次級事故發生的概率。

歷史痛擊—— 從天而降的災難

悲慟不僅來自天空，大地的傷痕同樣刻着鐵與火的印記。1997年1月22日凌晨，美國德克薩斯州的古託斯基夫婦被金屬撞擊的轟鳴驚醒：一塊重達250公斤的鈦合金燃料箱穿透了他們的穀倉屋頂。經鑑定，這是美國德爾塔II火箭的水箱，該物體由鈦合金製成，表面温度耐受達1600℃，最終墜地時仍保持完整結構。類似風險存在於磁力矩器（平均重50公斤）、反作用輪（20-80公斤）及高壓氣瓶（30-150公斤）等部件中。

擊穿穀倉的火箭水箱。/ ESA

在全球累計超過5600次衞星再入事件中，0.3%的地面撞擊概率背後，是航天工程師數十年構建的系統性軌道控制工程。通過精確計算剩餘燃料與氣動特性，仍具備機動能力的航天器被引導至南太平洋無人區等預定墜落區，其落點誤差可控制在±150公里內。地球表面70%的海洋覆蓋率與大氣層燒蝕效應（80-120公里高度時温度達1600-3000℃）構成了雙重保險，使得衞星殘骸擊中人口密集區（定義為>1000人/km²區域）的概率極低。地球的陸地面積大約為1.5億平方千米，其中根據Gridded Population of the World (GPWv4) 數據統計，人口密集區域的面積大約為250萬平方千米，這使得高密度人口區域大約只佔陸地面積的1.6%，佔地球總表面積的0.5%。按照現在的地面撞擊概率計算的話，衞星再入墜入人口密集區的概率僅有0.005%——相當於每20000次再入事件僅發生一次危險撞擊。

Kosmos 482掉落時間預測。

時代的灰塵，落在一個人頭上便是一座大山，那麼空間中的灰塵呢？世界常住人口大約為80億人，若將全球80億人口以0.5平方米/人的投影面積均勻分佈於陸地，其總覆蓋範圍僅4000平方公里，相當於陸地面積的0.00027%。結合0.3%的殘骸墜地概率，單次再入事件擊中特定個體的概率約為1.25億分之一，低於雷擊死亡率（全球年均約1/153,000）兩個數量級，接近大樂透一等獎中獎概率（中國約1/2142萬）的1/6。

然而，低概率不等同於零風險。以宇宙482號為例：其495公斤着陸器在500公里軌道高度攜帶的總機械能達1.68×10⁹焦耳（4噸TNT當量），雖經大氣層燒蝕消耗70-90%能量，剩餘動能仍可達4.8×10⁸焦耳（約0.11噸TNT）。這對單體建築或人員將造成災難性衝擊——相當於一輛滿載卡車以180公里/小時的速度撞擊目標。隨着冷戰時期遺留的2.3萬噸軌道物體（2024年ESA評估數據）逐步衰減，未來三十年再入事件頻率預計增長300%，如何優化離軌控制技術、建立碎片撞擊預警系統，已成為航天安全領域的核心課題。

空間防禦—— 一場遲早將至的戰爭

1979年，重達75噸的NASA“天空實驗室”空間站在失控再入中解體，部分殘骸墜入澳大利亞西部居民區，飛散的鈦合金支架與氧氣罐在沙地上砸出數米深坑——這是人類首次目睹大型航天器碎片對居民區的直接威脅。幸運的是，這次事故並未造成人員傷亡，卻為全球航天界敲響了空間碎片風險的警鐘。

“天空實驗室”空間站。/ NASA

與之形成鮮明對比的是2001年俄羅斯對"和平號"空間站的受控離軌：這顆130噸的龐然大物在推進器精確制導下墜入南太平洋無人區。該海域自1971年以來已接收超過250具航天器殘骸，最深沉積點位於水下4000米海溝，成為人類航天遺產的特殊水下博物館。

“和平號”空間站。/ WIKI

為了系統應對日益嚴峻的空間碎片問題，1993年，國際空間碎片協調委員會（IADC）正式成立，成為全球太空碎片防控工作的中樞機構。該組織由包括中國、美國、俄羅斯、歐洲、日本和印度在內的13個航天實體組成，通過整合各國監測網絡，將碎片編目精度提升至釐米級，併為《ISO 24113：2023——空間系統空間碎片減緩要求》的制定提供了關鍵技術支持。

該國際標準對各國航天器的任務設計和運行提出了具體且嚴格的約束。例如，所有發射至軌道的新航天器必須預留充足的離軌推進燃料；地球同步軌道（GEO）上的航天器需具備週期性軌道修正能力，並在任務終止後完成能源系統鈍化處理，以降低爆炸或碎裂風險。對於低地軌道（LEO）的航天器，標準規定自進入工作軌道起須確保在25年內完成安全離軌，即使是缺乏機動能力的目標也不例外。此外，標準還嚴禁在正常運行期間釋放直徑超過1毫米的碎片，引入了“每次再入預期傷亡人數”的安全評估指標，並建議通過優化落區（優選海洋區域）、採用易熔性材料與結構設計、減少非燃盡殘骸等手段，最大程度降低地面風險。

一塊重新進入地球大氣層的空間碎片想象圖。/ ESA/D.Ducros

為了促進標準執行，該標準還規定，所有未在25年內完成自主離軌的航天器，其所屬國家需按每公斤120美元繳納軌道清理基金。截至2024年，該基金已累計募集8.7億美元，其中43%資金被用於資助歐空局（ESA）正在推進的“清潔太空一號”（ClearSpace-1）任務。該任務計劃於2026年發射一枚具備機械臂系統的“清道夫”衞星，用於捕捉並銷燬一塊質量超過100千克的軌道碎片，作為全球首個主動清除碎片的試點工程。

美國在空間碎片防控領域同樣採取了多項政策與技術手段。例如，其部署於馬紹爾羣島誇賈林環礁的“空間圍欄”（Space Fence）系統，是一套耗資16億美元的S波段相控陣雷達，具備每秒掃描兩百萬次的能力，可即時追蹤近地軌道上直徑5釐米以上的目標。同時，美國還在澳大利亞西部部署了“空間監視望遠鏡”（SST），共同構建起覆蓋全球的高分辨率監測網。藉助這些手段，美國聯邦通信委員會（FCC）於2023年發佈全球最嚴格的軌道離軌新規，要求所有退役低軌衞星在5年內完成去軌操作，顯著提升了軌道環境清潔速率。

與此同時，歐洲正在通過“零碎片憲章”（Zero Debris Charter）引領全球航天倫理轉型。該倡議已吸引包括空客、亞馬遜等在內的110家機構簽署，承諾到2030年實現航天器100%回收。俄羅斯也曾提出以三米口徑地面望遠鏡為平台，研製具備高能激光功能的軌道碎片清除裝置，試圖通過定向激光照射使微小碎片汽化，從而減少碰撞威脅。

亞洲力量在這場戰役中亦不缺席。中國在空間碎片防控方面已經採取了多項措施。根據2022年發佈的白皮書，中國對所有運載火箭均實施了末級鈍化處理，完成了天宮二號等航天器的主動離軌，減少了空間碎片的產生。此外，中國還計劃建立近地天體防禦系統，增強對近地天體的監測、編目、預警和響應能力。在技術路徑上，中國正積極研發基於人工智能的空間碎片識別與規避系統，以實現更高效的自動化管理。同時，日本和印度的航天企業亦在聯合開發配備激光清除裝置的在軌衞星，探索更加多樣化的清除路徑。

在這場與“鋼鐵之雨”的曠日對峙中，每克碎片的清除都是人類文明為征服星辰的野心償付的代價。軌道上漂浮的2.3萬噸人造物體，既是技術奇蹟的紀念碑，也是警示未來的墓誌銘。或許只有當“零碎片”從口號變為現實，人類才能真正宣稱：我們不僅有能力衝向深空，更能守護這片星辰下的暗淡藍點。

1998年奮進號航天飛機執行任務期間拍攝到的疑似空間碎片。／NASA

作者簡介

量子貓，天體物理學博士，國家天文台在逃科研民工，從薛定諤箱子裏逃過一劫的野生科普獵手。主攻星系的相互作用與演化，偶爾寫寫不太正經的科普。

本文經授權轉載自微信公眾號“中國國家天文”。

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