近地轨道要 “堵死” 了？1.3 亿太空碎片威胁下，智能推进成唯一破局点？ |【经纬低调科普】

在巨型星座、新型火箭技术与在轨服务的共同驱动下，商业航天已迈入全新发展阶段。据美国卫星产业协会与摩根士丹利等机构预测，全球太空经济规模有望在2040年突破一万亿美元，一个潜力无限的太空时代正在加速到来。

然而，在这一繁荣图景背后，危机已悄然浮现。作为航天活动核心区域的近地轨道，正面临前所未有的拥挤与风险。

数据显示，截至2025年初，地球轨道上大于10厘米的可追踪物体超3.65万个，1至10厘米的致命碎片逾百万个，微小碎片更是可能高达1.3亿个。这些高速飞行的物体随时可能引发碰撞，而“凯斯勒效应”的理论警示与2009年美俄卫星相撞的现实案例，都印证了轨道环境恶化的严峻性。随着SpaceX“星链”、亚马逊“柯伊伯计划”及我国卫星互联网工程等巨型星座加速部署，碰撞风险持续攀升，甚至出现星链卫星逼近中国空间站的紧急避碰事件，轨道安全已成为制约行业存续的核心议题。

我们正处在一个由巨型星座、新型火箭技术和在轨服务共同定义的商业航天发展的新阶段。据美国卫星产业协会（ SIA ）与摩根士丹利等机构预测，全球太空经济的规模有望在 2040 年突破一万亿美元。 可持续的太空经济提供核心支撑是什么？商业航天要求着哪些技术创新和责任担当？

本篇文章作者为遨天科技创始人王红霞从技术和行业发展角度，为大家分享：《智能推进：在日渐繁荣的轨道上构建可持续的太空经济》。以下，Enjoy：

来源丨你好太空

作者丨遨天科技创始人王红霞

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电推进的技术革命

航天产业的快速发展，其根基在于航天器核心能力的跃升。其中，电推进系统——作为航天器的“心脏”，正经历着一场从“高能”到“高效”再到“高智”的深刻技术革命。在这场革命的浪潮之巅，电推进（Electric Propulsion, EP）技术正成为决定未来商业航天格局的关键变量。

与化学推进不同，电推进系统通过电场或磁场加速工质，以微小但持久的推力，实现数倍于前者的燃料效率（高比冲）。这一特性，契合了现代商业卫星星座对“低成本、长寿命、精细化”运营的核心诉求。

更少的燃料意味着更低的发射质量和成本，更长的在轨寿命则直接提升了卫星资产的投资回报率。正因如此，电推进已不再是“可选项”，而是巨型星座时代的“必需品”。

从SpaceX的“星链”卫星采用氪工质霍尔电推进系统进行大规模部署与轨道维持，到OneWeb、亚马逊“柯伊伯计划”，乃至我们自有的星座系统，无一例外地都将电推进作为其星座的标准配置，一个由电推进驱动的太空经济时代已然来临。

然而，当我们站在这个价值万亿美元太空经济的门槛上，一个基础性的、物理性的制约正变得日益突出：我们赖以生存的近地轨道（Low Earth Orbit, LEO）正变得前所未有的拥挤和危险。这不仅是一个环境问题，更是一个关乎整个商业航天产业存续与发展的核心战略议题。

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近地轨道拥挤与风险

近地轨道是一种有限的、不可再生的战略资源。

截至2025年初，根据美国空间监视网（Space Surveillance Network）和欧洲空间局（ESA）空间碎片办公室的公开数据，地球轨道上尺寸大于10厘米的可追踪物体已超过36,500个，而尺寸在1至10厘米之间的致命碎片估计超过100万个，微小碎片（1毫米至1厘米）则可能高达1.3亿个。这些物体以平均每秒7.8千米的速度飞行，任何一次碰撞都可能产生连锁反应。

美国国家航空航天局（NASA）科学家唐纳德·J·凯斯勒（Donald J. Kessler）在1978年发表的一篇名为《轨道碎片环境中的碰撞频率》（Collision Frequency of Artificial Satellites: The Creation of a Debris Belt）的论文中首次提出了“凯斯勒效应”。

这个理论的核心思想是：当近地轨道上的人造天体（如卫星、火箭残骸等）的密度达到某个临界点时，一次碰撞产生的碎片会引发更多、更频繁的碰撞，形成一系列连锁反应，最终导致整个轨道区域被密集的碎片云覆盖，变得无法安全使用，甚至在数百年内都无法通行。

2009年，美国正在太空工作的“铱星33号”（Iridium 33）通信卫星与俄罗斯已经报废的“宇宙2251号”（Kosmos-2251）军用卫星，在西伯利亚上空约790千米的高度相撞。这次碰撞产生了超过2300个可追踪碎片，并进一步恶化了轨道环境。这个事件被认为是凯斯勒综合症的一次小型“实景预演”，它证明了理论中的太空碰撞，的确是会真实发生的。

如今全球商业航天任务及星座部署正以指数级增长，凯斯勒效应的风险正在大幅提升。以美国的SpaceX为例，截至2025年10月，“星链”（Starlink）计划已部署超过9800颗卫星，并计划最终达到42000颗的规模。英国的OneWeb（现为Eutelsat OneWeb）和亚马逊的“柯伊伯计划”（Project Kuiper）同样规划了数千颗卫星的巨型星座。我国的卫星互联网工程也已进入加速实施阶段。

这种部署密度在创造巨大连接价值的同时，也极大地增加了在轨碰撞的概率。美国星链卫星先后两次接近中国空间站，使我方空间站被迫实施了机动，以紧急避碰。

第一次紧急避碰：星链-1095卫星自2020年4月19日起稳定运行在平均高度约555千米的轨道上。2021年5月16日至6月24日，该卫星持续降轨机动至平均轨道高度382千米后，保持在该轨道高度运行。7月1日，该卫星与中国空间站出现近距离接近事件。出于安全考虑，中国空间站于7月1日晚主动采取紧急避碰，规避了两目标碰撞风险。第二次紧急避碰：2021年10月21日，星链-2305卫星与中国空间站发生近距离接近事件。鉴于该卫星处于连续轨道机动状态，机动策略未知且无法评估轨道误差，存在与空间站碰撞风险。

这并非个例，而是日益常态化的运营风险。未来，这种碰撞规避的动作将会越来越多。智能化的电推进系统，就会是一种必然的配置和必要的技术储备。

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推进技术的转变

在这一背景下，航天器推进技术的角色正在发生根本性转变——从仅仅关注将卫星“送上去”的运载效率，转向更加注重在轨“活得好、活得久、退得净”的精细化运营与控制能力。

化学推进以其高推力的特性，在快速变轨和入轨阶段依然不可或缺。然而，对于商业星座长达10-15年的在轨寿命而言，电推进系统以其高比冲（Isp）带来的燃料效率优势，正成为不可逆转的趋势。

电推进的比冲通常是化学推进的5到10倍，这意味着在提供相同总冲量（ΔV）的前提下，所需推进剂质量大幅减少。这直接转化为更低的发射成本、更大的有效载荷，以及更长的在轨服务寿命。

美国Maxar Technologies（现已拆分更名为Vantor及Lanteris ）和Northrop Grumman等传统航天企业已在其地球静止轨道（GEO）通信卫星上广泛采用电推进系统（如霍尔电推进系统）进行位置保持和轨道提升，成功将卫星的服务寿命延长了50%以上。

SpaceX的“星链”卫星则全部采用氪工质霍尔电推进系统进行轨道维持和最终的离轨处置，这是电推进技术在LEO巨型星座中最大规模的应用验证。

欧洲空间局（ESA）一直是电推进技术的坚定推动者。其“哥白尼计划”（Copernicus）的“哨兵”（Sentinel）系列地球观测卫星广泛采用了电推进系统。值得一提的是，法国航空航天公司Safran的PPS系列霍尔推力器已成为全球市场的标杆产品之一，被数十个国际商业卫星平台选用。

日本在电推进领域以其独特的微波放电离子推力器技术而闻名，其深空探测器“隼鸟号”（Hayabusa）和“隼鸟2号”（Hayabusa2）依靠离子推力器完成了数亿千米的星际航行，充分展示了电推进技术无与伦比的长期可靠性和精准控制能力。

近年来，日本初创公司如Synspective也在其小型SAR（合成孔径雷达）卫星上集成了电推进系统，以实现灵活的星座部署和编队飞行。

我国在霍尔推力器和离子推力器领域均取得了长足进步。从“实践”系列技术试验卫星到新一代通信卫星平台，电推进系统已成为标准配置。

遨天科技正致力于开发更高性能、更低成本、更长寿命的电推进系统，以满足国家级星座工程以及商业遥感、物联网星座对核心部组件自主可控的迫切需求。

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基于态势感知的智能推进

然而，仅仅实现“高效”的电推进是不够的。轨道的拥堵现状要求推进系统具备更高维度的能力——自主智能。

未来的电推进，必须进化为能够与空间态势感知（Space Situational Awareness, SSA）系统深度融合的智能推进系统。

智能推进系统将外部感知数据转化为自主决策能力，通过内置算法实时评估碰撞风险，并在必要时自主规划最优规避策略。依托电推进的高比冲与精准控制，仅需短暂微推力即可实现高效机动，将避障响应从小时级缩短至分钟级，显著提升在轨航天器的生存能力。

智能推进的终极价值，在于它将充分发挥与空间态势感知（SSA）系统的协同作用，将实时轨道环境信息转化为自主运控能力，从而成为实现轨道环境可持续性的核心技术。

首先，它将从源头杜绝新碎片的产生。国际电信联盟（ITU）和各国航天机构均规定，LEO航天器在任务结束后必须在25年内离轨。然而，据统计，历史上任务结束的航天器中，只有不到60%成功执行了离轨。智能推进系统能够以极高的可靠性和极低的燃料代价，确保每一颗卫星在寿命末期都能自主、精准地执行受控离轨，再入大气层烧毁。

其次，智能推进是主动碎片清除（Active Debris Removal, ADR）任务成功的关键。无论是日本Astroscale公司正在商业化推进的“ELSA-d”捕获与离轨服务，还是ESA资助的ClearSpace-1任务，其核心都在于捕获目标碎片后，如何高效、安全地将其带离轨道。具备智能感知和精准操控能力的电推进系统，是这类“太空拖车”或“清道夫”卫星完成使命的基础。

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结语：构建负责任的商业航天新生态

我们正处在一个十字路口。一条道路是延续传统的、被动的轨道管理模式，最终可能导致“凯斯勒综合症”的幽灵成为现实，让我们共同的太空事业陷入停滞。另一条道路，则是积极拥抱技术创新，通过发展以智能推进为代表的自主运控技术，主动管理和维护我们赖以生存的轨道环境。

这是技术路线的选择，也是商业伦理和长远战略的抉择。

我们呼吁全球的同行、合作伙伴、航天机构及政策制定者，共同致力于以下几点：加速智能推进技术的研发与应用，将其作为未来航天器的标准配置；推动商业SSA数据的开放与共享，建立全球协同的、高精度的空间交通管理（Space Traffic Management, STM）体系；制定并执行具有约束力的行业规范，要求所有新发射的航天器具备可靠的主动离轨能力。

太空的辽阔，不能成为我们忽视责任的借口。相反，轨道资源的脆弱性和唯一性，要求我们这一代航天人必须以最高的智慧和远见来行事。

智能推进系统和现代的空间态势感知体系，就是我们写给未来的答案。