救援未果，“雨燕”陨落敲响太空安全警钟

　　科技日报记者 张佳欣

　　一台在太空中工作了近22年的望远镜，最终没能等来成功的救援。

　　美国国家航空航天局（NASA）近日确认，“尼尔·格雷尔斯·斯威夫特天文台”（以下简称“雨燕”）已于美国东部时间11月4日7时39分（北京时间4日20时39分），在印度尼西亚北苏门答腊地区上空再入地球大气层。此前，美国一家商业航天企业曾试图利用机器人航天器为其抬升轨道，但因救援器自身出现故障，任务最终失败。

　　这台服役近22年的太空望远镜为何会坠落？它的残骸可能落向何处？又会带来哪些影响？随着越来越多卫星进入近地轨道，人类又该如何让它们安全退役？针对这些问题，科技日报记者专访了国际航天专家雨广。

　　“老将”超期服役终谢幕

　　“雨燕”于2004年11月20日发射升空，主要用于探测宇宙中的伽马射线暴。其最初主要科学任务期为两年，预计轨道寿命为7年，但实际运行了近22年。

　　雨广在接受采访时表示，“雨燕”的坠落与其早期设计和轨道环境变化有关。

　　“‘雨燕’发射时，空间碎片问题还不像今天这样突出，卫星设计首先考虑是否能完成预定任务。推进系统会占用重量和内部空间，挤占科学仪器等有效载荷资源。对于一颗设计寿命只有两三年的卫星来说，如果原定轨道能够满足任务需求，安装推进系统并非必要选择。”雨广说。没有推进系统，也意味着“雨燕”无法自主抬升轨道。由于近地轨道仍存在稀薄大气，航天器会持续受到阻力，轨道高度逐渐下降。

　　近年来增强的太阳活动又加快了这一过程。雨广介绍，太阳活动剧烈时，高层大气受热膨胀，使同一轨道高度的大气密度增大，航天器受到的阻力随之增加。

　　NASA表示，10月20日，“雨燕”的轨道高度已下降至约275公里，无法再稳定维持科学观测所需的姿态，任务团队随后结束了其运行。

　　实际上，NASA曾试图通过商业救援延长“雨燕”的寿命。2025年9月，NASA向美国Katalyst Space公司授予约3000万美元合同，计划利用名为“LINK”的机器人航天器抓住“雨燕”，将其推升至更高轨道。

　　但这项任务并不容易。雨广介绍，正常的航天器交会对接，需要相应的测量设备和对接接口，而“雨燕”当初并未为在轨维修作专门设计，救援器需要解决接近、姿态控制和抓持等问题。

　　更棘手的是，救援器自身出现了故障。Katalyst Space公布的任务复盘显示，LINK于今年7月3日发射后，因电源系统故障，三只反作用飞轮中的两只无法使用，导致姿态控制异常。由于不得不更多依靠推进器维持姿态，LINK的推进剂消耗加快，剩余燃料最终不足以安全完成抓取和抬轨任务。尽管LINK一度接近至距离“雨燕”约12至15公里处，但始终未能实施抓取。

　　残骸落点难以确定

　　“雨燕”重约1.45吨，再入速度约为音速的22倍。根据美国太空军的跟踪数据，“雨燕”于11月4日在印度尼西亚北苏门答腊地区上空再入大气层，位置约为北纬3.4度、东经98.6度。

　　NASA预计，大部分结构会在穿越大气层时烧毁，但部分耐高温部件仍可能存留。此前，美国太空军估算，此次再入造成地面人员伤害的风险约为1/2100。

　　雨广认为，失控航天器落入人口密集区的概率总体较低。地球表面约七成是海洋，陆地上也有大量无人居住区域。因此，残骸击中人员的风险极低。

　　此前，美国太空网曾指出，潜在落区范围涉及非洲、南亚、东南亚，以及拉丁美洲等地区。

　　雨广认为，航天器的轨道倾角决定了它能够经过的大致纬度范围。“现在很难提前准确预测失控航天器最终落到什么地方，主要原因是高层大气密度变化很大。”雨广说，“随着再入时间临近，轨道数据不断更新，预测结果才会逐渐准确。”

　　对于不具备主动离轨能力的航天器，人们无法像实施受控再入那样，通过推进系统调整轨迹，将其引向预定海域。截至NASA公布再入消息时，具体有多少部件穿过大气层、最终落在何处，仍没有明确结论。

　　卫星安全退役需提前谋划

　　在雨广看来，“雨燕”是20多年前设计的老旧航天器，其遭遇的困境并不完全代表当前卫星的设计水平。真正需要关注的是，近年来进入轨道的卫星数量快速增长，尤其是大规模低轨卫星星座的部署。

　　卫星星座能够提供通信、导航和遥感等服务，但大量卫星集中运行，也让有限的轨道资源承受更大压力。卫星退役后如果不能及时离开拥挤轨道，可能成为其他航天器的碰撞目标；一旦发生碰撞，又会产生更多碎片。

　　“这就像小区里的垃圾，最后到底由谁来处理？这是一个公益事业，谁来付钱？”雨广说。卫星退役涉及成本分担和责任划分，不能只依靠企业自觉，还需要进一步完善国际规则和约束机制。

　　目前，卫星退役主要有几种方式。对于具备推进系统的卫星，可以在寿命结束前主动降低轨道，使其进入大气层烧毁；对于体积较大的航天器，还可以通过推进系统调整再入轨迹，实施受控再入，将残骸引导至相对安全的海域。

　　“受控再入的一个重要优势，就是能够主动调整航天器进入大气层的轨迹，让它以更陡的角度再入，从而更准确地控制最终落区。”雨广告诉记者。

　　此外，火箭末级和卫星在退役前还需要进行钝化处理，释放或处理残余推进剂和储存能源，降低在轨爆炸、解体的风险。主动离轨和受控再入则需要额外消耗推进剂或能源，可能增加任务成本。

　　在轨服务也为卫星延寿提供了另一种可能。NASA近期就哈勃太空望远镜的轨道提升、维修和延寿方案向商业企业征集建议。与“雨燕”不同，哈勃在设计时考虑了航天飞机维修需求，预留了相关接口，曾多次接受在轨维修和设备升级。

　　“雨燕”的经历说明，卫星能否安全退役，不能等到轨道高度下降、设备失效时才开始考虑。将离轨能力、维修接口和寿命末期处置方案纳入卫星设计，并建立相应的责任与成本分担机制，才能让航天器安全进入太空、可靠运行，并在完成任务后有序离开。