一台在太空中工作了近22年的望遠鏡，最終沒能等來成功的救援。

    美國國家航空航天局（NASA）近日確認，“尼爾·格雷爾斯·斯威夫特天文台”（以下簡稱“雨燕”）已於美國東部時間11月4日7時39分（北京時間4日20時39分），在印度尼西亞北蘇門答臘地區上空再入地球大氣層。此前，美國一家商業航天企業曾試圖利用機器人太空飛行器為其抬升軌道，但因救援器自身出現故障，任務最終失敗。

    這台服役近22年的太空望遠鏡為何會墜落？它的殘骸可能落向何處？又會帶來哪些影響？隨著越來越多衛星進入近地軌道，人類又該如何讓它們安全退役？針對這些問題，科技日報記者專訪了國際航天專家雨廣。

    “老將”超期服役終謝幕

    “雨燕”於2004年11月20日發射升空，主要用於探測宇宙中的伽馬射線暴。其最初主要科學任務期為兩年，預計軌道壽命為7年，但實際運行了近22年。

    雨廣在接受採訪時表示，“雨燕”的墜落與其早期設計和軌道環境變化有關。

    “‘雨燕’發射時，空間碎片問題還不像今天這樣突出，衛星設計首先考慮是否能完成預定任務。推進系統會占用重量和內部空間，擠占科學儀器等有效載荷資源。對於一顆設計壽命只有兩三年的衛星來說，如果原定軌道能夠滿足任務需求，安裝推進系統並非必要選擇。”雨廣說。沒有推進系統，也意味著“雨燕”無法自主抬升軌道。由於近地軌道仍存在稀薄大氣，太空飛行器會持續受到阻力，軌道高度逐漸下降。

    近年來增強的太陽活動又加快了這一過程。雨廣介紹，太陽活動劇烈時，高層大氣受熱膨脹，使同一軌道高度的大氣密度增大，太空飛行器受到的阻力隨之增加。

    NASA表示，10月20日，“雨燕”的軌道高度已下降至約275公里，無法再穩定維持科學觀測所需的姿態，任務團隊隨後結束了其運行。

    實際上，NASA曾試圖通過商業救援延長“雨燕”的壽命。2025年9月，NASA向美國Katalyst Space公司授予約3000萬美元合同，計劃利用名為“LINK”的機器人太空飛行器抓住“雨燕”，將其推升至更高軌道。

    但這項任務並不容易。雨廣介紹，正常的太空飛行器交會對接，需要相應的測量設備和對接接口，而“雨燕”當初並未為在軌維修作專門設計，救援器需要解決接近、姿態控制和抓持等問題。

    更棘手的是，救援器自身出現了故障。Katalyst Space公布的任務復盤顯示，LINK於今年7月3日發射後，因電源系統故障，三隻反作用飛輪中的兩隻無法使用，導致姿態控制異常。由於不得不更多依靠推進器維持姿態，LINK的推進劑消耗加快，剩餘燃料最終不足以安全完成抓取和抬軌任務。儘管LINK一度接近至距離“雨燕”約12至15公里處，但始終未能實施抓取。

    殘骸落點難以確定

    “雨燕”重約1.45噸，再入速度約為音速的22倍。根據美國太空軍的跟蹤數據，“雨燕”於11月4日在印度尼西亞北蘇門答臘地區上空再入大氣層，位置約為北緯3.4度、東經98.6度。

    NASA預計，大部分結構會在穿越大氣層時燒毀，但部分耐高溫部件仍可能存留。此前，美國太空軍估算，此次再入造成地面人員傷害的風險約為1/2100。

    雨廣認為，失控太空飛行器落入人口密集區的機率總體較低。地球表面約七成是海洋，陸地上也有大量無人居住區域。因此，殘骸擊中人員的風險極低。

    此前，美國太空網曾指出，潛在落區範圍涉及非洲、南亞、東南亞，以及拉丁美洲等地區。

    雨廣認為，太空飛行器的軌道傾角決定了它能夠經過的大致緯度範圍。“現在很難提前準確預測失控太空飛行器最終落到什麼地方，主要原因是高層大氣密度變化很大。”雨廣說，“隨著再入時間臨近，軌道數據不斷更新，預測結果才會逐漸準確。”

    對於不具備主動離軌能力的太空飛行器，人們無法像實施受控再入那樣，通過推進系統調整軌跡，將其引向預定海域。截至NASA公布再入消息時，具體有多少部件穿過大氣層、最終落在何處，仍沒有明確結論。

    衛星安全退役需提前謀劃

    在雨廣看來，“雨燕”是20多年前設計的老舊太空飛行器，其遭遇的困境並不完全代表當前衛星的設計水平。真正需要關注的是，近年來進入軌道的衛星數量快速增長，尤其是大規模低軌衛星星座的部署。

    衛星星座能夠提供通信、導航和遙感等服務，但大量衛星集中運行，也讓有限的軌道資源承受更大壓力。衛星退役後如果不能及時離開擁擠軌道，可能成為其他太空飛行器的碰撞目標；一旦發生碰撞，又會產生更多碎片。

    “這就像小區里的垃圾，最後到底由誰來處理？這是一個公益事業，誰來付錢？”雨廣說。衛星退役涉及成本分擔和責任劃分，不能只依靠企業自覺，還需要進一步完善國際規則和約束機制。

    目前，衛星退役主要有幾種方式。對於具備推進系統的衛星，可以在壽命結束前主動降低軌道，使其進入大氣層燒毀；對於體積較大的太空飛行器，還可以通過推進系統調整再入軌跡，實施受控再入，將殘骸引導至相對安全的海域。

    “受控再入的一個重要優勢，就是能夠主動調整太空飛行器進入大氣層的軌跡，讓它以更陡的角度再入，從而更準確地控制最終落區。”雨廣告訴記者。

    此外，火箭末級和衛星在退役前還需要進行鈍化處理，釋放或處理殘餘推進劑和儲存能源，降低在軌爆炸、解體的風險。主動離軌和受控再入則需要額外消耗推進劑或能源，可能增加任務成本。

    在軌服務也為衛星延壽提供了另一種可能。NASA近期就哈勃太空望遠鏡的軌道提升、維修和延壽方案向商業企業徵集建議。與“雨燕”不同，哈勃在設計時考慮了太空梭維修需求，預留了相關接口，曾多次接受在軌維修和設備升級。

    “雨燕”的經歷說明，衛星能否安全退役，不能等到軌道高度下降、設備失效時才開始考慮。將離軌能力、維修接口和壽命末期處置方案納入衛星設計，並建立相應的責任與成本分擔機制，才能讓太空飛行器安全進入太空、可靠運行，並在完成任務後有序離開。

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