太空碎片危机：星座计划的潜在威胁

在人工智能和云计算服务的快速发展导致对计算能力的巨大需求。这种激增给数据基础设施带来了巨大压力，而数据基础设施的运行需要大量的电力。

地球上一个中等规模的数据中心消耗的电力足以供约16500户家庭使用，而规模更大的数据中心耗电量甚至相当于一座小型城市的用电量。

现在越来越多人提倡利用太空人工智能基础设施来解决数据中心的电力需求问题。在太空中，阳光充足且稳定，太阳能电池板可以将其转化为电能。

2025年11月4日，谷歌公布了“阳光捕手计划”（Project Suncatcher），这是一项大胆的计划，旨在将一个由81颗卫星组成的星座送入近地轨道。

该计划利用该星座收集太阳能，为下一代太空人工智能数据中心供电。因此，该星座将不再向地球输送电力，而是向地球传输数据。

例如，如果你问聊天机器人如何烤酸面包，它不会启动弗吉尼亚州的数据中心来生成答案，而是将你的查询发送到太空星座，由完全依靠太阳能运行的芯片进行处理，然后将食谱发送回你的设备。这样做意味着可以将产生的大量热量留在寒冷的太空真空中。

但是现在不得不考虑的一个严峻问题就是-太空碎片—即地球轨道上废弃的人造物体—已经对航天机构、公司和宇航员造成了影响。这些碎片包括大型物体，例如废弃的火箭残骸和失效的卫星，以及来自废弃卫星的细小油漆碎片和其他碎片。

太空碎片在近地轨道上以大约每小时28,000 公里的超音速飞行。以这样的速度，撞击一块蓝莓大小的碎片，感觉就像被一块从天而降的铁砧砸中一样。

截至目前跟踪的太空碎片

卫星解体和反卫星试验产生了数量惊人的太空碎片，而SpaceX的星链等商业卫星星座的快速扩张加剧了这一危机。星链网络拥有超过7500颗卫星，提供全球高速互联网服务。

美国太空军利用地面雷达和光学望远镜积极追踪超过4万个大于垒球的物体。然而，这个数字仅占轨道上致名物体总数的不到1%。绝大多数物体太小，这些望远镜无法可靠地识别和追踪。

2025年11月，中国天宫空间站上的三名航天员因返回舱被太空碎片击中而被迫推迟返回地球。

早在2018年，国际空间站也发生过类似事件，当时俄罗斯媒体猜测可能是美国宇航局（NASA）宇航员蓄意破坏了空间站，这加剧了美俄关系紧张。

在联盟号飞船返回舱上发现的孔洞

谷歌项目的目标轨道—距离地球约 650 公里的太阳同步轨道—是获取不间断太阳能的绝佳位置。在这个轨道上，航天器的太阳能电池板将始终处于阳光直射下，从而产生电力为机载人工智能有效载荷供电。

但正因如此，太阳同步轨道也是近地轨道上最拥挤的轨道，位于该轨道上的物体最容易与其他卫星或太空碎片发生碰撞。

随着新天体的到来和现有天体的解体，近地轨道可能会出现凯斯勒综合征。根据这一理论，一旦近地轨道上的天体数量超过临界阈值，天体间的碰撞就会产生一系列新的碎片。

“阳光捕手”计划设想建造一个由携带大型太阳能电池板的卫星组成的集群。这些卫星的飞行半径仅为一公里，每个节点之间的间距不到200米。

这张图片展示了实验室测试中一块铝块与一个以每秒6.8 公里速度飞行的铝球碰撞的结果。

这种超高密度的卫星编队对于卫星间数据传输至关重要。该星座将复杂的AI工作负载分配到全部81个单元上，使它们能够像一个庞大的分布式大脑一样同时“思考”和处理数据。谷歌正与一家航天公司合作，计划在2027年初发射两颗原型卫星以验证硬件性能。

但在真空的太空中，编队飞行始终与物理定律抗争。虽然近地轨道的大气层极其稀薄，但并非完全真空。稀疏的空气粒子会对卫星产生轨道阻力——这种力会推挤航天器，使其减速并降低高度。表面积较大的卫星受阻力影响更大，因为它们就像风帆一样，容易受到风的影响。

更复杂的是，来自太阳的粒子流和磁场（即空间天气）会导致近地轨道空气粒子密度发生不可预测的波动。这些波动会直接影响轨道阻力。

当卫星间距小于200米时，容错空间就几乎为零。一次撞击不仅可能摧毁一颗卫星，还可能将其抛射到邻近卫星上，引发连锁反应，最终可能导致整个卫星群被摧毁，并将数百万块新的碎片随机散布到本已危机四伏的轨道上。

为了防止碰撞和连锁反应，卫星公司可以采用“不留痕迹”标准，这意味着设计卫星时要避免碎片产生、释放碎片或危及邻近卫星，并能安全地从轨道上移出。对于像“太阳捕手”（Suncatcher）这样密集且复杂的星座来说，要达到这一标准，可能需要为卫星配备“反射”装置，使其能够自主探测并避开碎片带。“太阳捕手”目前的设计并不包含这种主动规避能力。

目前的物体跟踪基础设施通常只能探测到大于垒球的碎片，这意味着数百万块较小的碎片对卫星运营商来说几乎无法察觉。未来的卫星星座需要一种星载探测系统，能够主动发现这些较小的威胁，并实时自主地操控卫星。

为“太阳捕手”卫星配备主动避障功能将是一项工程壮举。由于卫星间距非常小，整个星座需要像一个

座。卫星需要像同步飞行的鸟群一样协调地重新定位。每颗卫星都需要对其邻近卫星的微小移动做出反应。

2022年9月，美国联邦通信委员会（FCC）出台一项规定，要求卫星运营商在任务完成后五年内将卫星从轨道上移出。这通常需要进行受控的脱轨机动。运营商现在必须预留足够的燃料，以便在任务结束时启动推进器降低卫星轨道高度，直至大气阻力超过轨道高度，最终卫星在大气层中烧毁。

然而，该规则并未涵盖已存在于太空中的碎片，也未涉及未来因事故或意外产生的碎片。为了解决这些问题，一些政策制定者提议对太空碎片清除征收使用税。