履行航天大国的国际责任,实现空间活动的持续发展

目前，人类已将6000多颗航天器送入太空，这些航天器在广泛服务社会的同时，在航天器发射和“寿终正寝”后将变成空间碎片(太空垃圾)，这些太空幽灵正在威胁着在轨运行航天器的安全。十多年来，如何清除太空垃圾，如何减缓太空垃圾的威胁，一直是国际社会广泛关注的问题。“十五”以来，中国政府在发展航天技术的同时，高度重视“太空环保”问题，许多中国航天工作者在为减缓和对付太空垃圾而孜孜不倦地工作，中国在空间碎片科学研究和减缓太空碎片影响上所作的工作，取得的成果，赢得了国际社会的尊重和广泛的肯定。

茫茫太空非“净土”

随着一颗又一颗航天器的升空，本来十分纯净的太空，也变得越来越不干净了，太空垃圾正在威胁着航天器的安全。

据地面观测和模型估计，目前毫米级以上的空间碎片数以亿计，总质量达到几千吨；大于5厘米～10厘米、地面望远镜和雷达能观测到的空间碎片在轨总数已超过1万多个。据专家估计，到2010年底，太空垃圾至少会达到1万吨。太空垃圾已威胁到人类的航天事业。很多科学家警告，如果不能有效地遏制太空垃圾的大量扩散，有可能在不远的将来，人类将不得不终止探索太空的脚步。

太空垃圾显威胁

由于太空垃圾以每秒几千米的速度在太空中飞行，所以尽管它们体积小，但如果与在轨运行的航天器相撞，也会对航天器构成损坏。

据计算，一块以每秒10千米速度在太空中飞行的碎片，和在空气中以每小时360千米速度穿行1万倍重量的物体，具有同样的破坏效果。因此，科学家认为，哪怕一个硬币大小的碎片，都可以把一颗卫星击毁，数毫米大小的碎片则能穿透载人航天器和卫星的结构，造成航天员死亡或航天器内部设备失效。如果大型碎片掉到地球上来，还会带来严重的后果。如果是携带核燃料的航天器陨落到地球上来，将造成核污染，给地球带来灾难性后果。

在太空中航天器遇到太空垃圾的事情曾经多次发生过，太空垃圾击毁航天器的事件曾经有过报道。

1996年11月24日，正在太空中执行任务的美国航天飞机“哥伦比亚”号就曾经遭到太空垃圾的袭击，只是由于这块垃圾很小，才只给航天员的窗口留下几处痕迹。1983年“挑战者”号航天飞机、1985年“发现”号航天飞机都曾遭到太空垃圾的袭击，都是因为体积微小，才没给航天飞机带来灾难。

在前些年，俄罗斯的“宇宙1275”卫星就是与太空垃圾相撞后发生爆炸的，法国的一颗名字叫“樱桃”的军事卫星曾经被一块垃圾击中，而这块垃圾是10年前法国“阿里安”火箭爆炸后的碎片，这块碎片并没有直接击中卫星，而是击中了卫星的重力梯度杆，“樱桃”卫星被碎片击中后，因姿态失去控制而失效。

1997年2月，美国“发现”号航天飞机在修复哈勃空间望远镜时，一块大的碎片飞快地向它飞来，由于地面雷达及时发现，航天飞机立刻采取规避措施，才避免了一场灾难。

2009年2月9日，美国铱星通信卫星系统星座的第33号卫星和俄罗斯已报废卫星“宇宙2251”在太空中相撞，两颗卫星顿时化作两篇碎片云，继续在轨道上游荡，产生了大量的太空垃圾，引起了国际社会的强烈反响。这些碎片会在今后几十年、几百年的时间里逐渐下落，像扫帚一样，在800千米以下的空间扫过，然后轨道逐渐衰减，直至在大气层里消失。由于距地球800千米高度左右的太阳同步轨道，是一条太空的交通要道，在这个轨道高度上下放置的气象卫星、遥感卫星、移动通信卫星。在整个应用卫星里数量最多，因此，这些垃圾威胁巨大，国外有的专家估计，其影响和威胁可能持续几百年。

虽然太空垃圾会给航天器造成极大的危害，但是，当今世界，越来越多的国家致力于航天事业，一刻也没有停止向太空倾倒“垃圾”。近年来，随着小卫星的兴起，国外已有十几个小卫星星座方案，如果这些方案都能实现，在未来的几年内，就将有几百个小卫星升空，在距地球较近的空间里发射这么多的卫星，其拥挤情况就可想而知，与太空垃圾相撞的可能性就大大增加，而如果这些卫星互相之间相撞，发生爆炸，爆炸的碎片还可能击中其它卫星，造成连锁反应。

由于目前还没有既经济又可行的办法把太空垃圾回收到地球，也没有办法使它们在太空中马上消失，所以，太空垃圾给人类的航天活动带来了极大的威胁。

太空“环保”引关注

太空垃圾对人类航天的影响，引起包括中国在内国际上许多国家科学家的忧虑，对付太空垃圾已经成为一个全球性的问题。我国航天专家认为，减缓太空垃圾的影响，需要国际社会的共同努力，对于地面可观测并编目的大碎片需实施在轨机动规避操作；对于毫米级的碎片需要在航天器上采取一定的被动防护措施；此外，还必须从源头上控制和减少空间碎片的产生。

1993年成立的机构间空间碎片协调委员会(IADC)是目前唯一专门从事空间碎片研究和协调的国际组织，目前共有11个成员国或区域组织，我国于1995年正式成为其成员。

2005年联合国外空委科技小组委员会以IADC技术文件为基础，起草了《空间碎片减缓指南》，该指南于2007年获得联合国大会通过。

十几年来，一些国家相继采取积极的措施，在建立太空垃圾跟踪站，日夜不停地进行监测，对太空垃圾提前预警的同时，其它减缓太空垃圾的相关工作也取得了积极的进展。如：过去运载火箭把航天器送入太空后，运载火箭的末级将随燃料箱一起进入空间轨道，由于运载火箭的末级还有剩余燃料，将会发生爆炸，从而产生大量的碎片。现在，根据有关规定，一些航天国家在进行航天发射后，采取措施将剩余燃料放掉或燃烧完毕，以减少爆炸的威胁。

近年来，国际上减缓和应对太空垃圾的国际会议逐渐增多，我国自1995年加入IADC组织以来，已连续10年多次参加了IADC会议。

2009年3月24日～4月1日，第27届IADC会议和第五届欧洲空间碎片会议在德国达姆斯达特市的欧空局空间运行控制中心举行，来自美、俄、英、德、法、意、荷、日、印、瑞典、中国等21个国家的280多位代表参加了本次两会，是空间碎片国际会议迄今出席人数最多的一次。在25日的开幕式上，国家航天局于国斌团长全面介绍了我国在空间碎片研究方面的工作和进展，重申了中国政府一贯主张保护空间环境、和平利用外层空间、愿意和国际社会一道为减缓空间碎片而不懈努力的立场。

会上，我国空间碎片行动计划首席科学家李明等中国专家介绍了我国相关领域取得的新进展。在大会闭幕式上，我国空间碎片行动计划首席科学家李明提出了“空间可持续发展”的主张和呼吁，得到了与会各国的热烈反响，展示了中国由航天大国向航天强国跨越的信心和中国是负责任航天大国的形象。本

次参会很好地了解了国际上在空间碎片各个领域的进展，宣传、交流了中国在空间碎片各个领域取得的成绩和准备开展的工作计划，维护了我国在空间碎片减缓领域的良好形象。

十年耕耘结硕果

中国作为一个负责任的航天国家，我国政府在积极参与机构间空间碎片协调委员会的各项活动的同时，为加强我国在空间碎片领域的研究力度，更好地保障航天器在轨运行的安全，“十五”期间，我国坚持“需求牵引、有限目标；工程为本、务求实效；锲而不舍，持之以恒，资源共享，通力合作”的指导思想，全方位开展空间碎片的研究工作，中国政府卓有成效的工作，得到了国际社会的广泛关注和高度评价。

在国家财政的支持下，原国防科工委于2000年启动了“空间碎片行动计划”，旨在加强空间碎片研究领域的国际交流与合作，开展空间碎片专项研究工作。2001年2月22日，我国“空间碎片研究行动计划”，通过了来自国防科工委咨询委员会、中国航天科技集团公司、中国科学院等单位的我国航天技术专家闵桂荣、张履谦、余梦伦、曾庆来、刘振兴等组成的评审委员会的评审，至此，这项首次由政府组织的、有计划的空间活动正式启动。

在我国“空间碎片研究行动计划”中，明确提出了在未来的发展中，提高我国观测、规避空间碎片能力，控制空间碎片增加的目标：即初步具备空间碎片观测能力的基础上，突破一批关键技术，为开展国际间的交流提供有力的技术支持；加强提高航天器航护能力的研究，提高我国航天器防御空间碎片的能力，建立空间碎片动态数据库，完成风险评估、预警和机动规避研究；获得一批基础研究成果和具有前瞻性的新方法、新技术和新理论，尽快缩短我国在空间碎片的研究上与国际发达国家的距离。同时，详细规定了在观测、环境和数据库、防护、减缓等具体领域的具体目标。即在观测领域，突破天基探测关键技术，建立空间碎片地基观测系统，具有观测不同轨道空间碎片目标的能力；在环境和数据库领域，建成大空间碎片动态数据库和小空间碎片数据库，自主开发具有国际水平的风险评估和机动规避专家系统并投入使用；在防护研究领域，通过模拟实验和计算机仿真开展空间碎片防护材料、结构和机理的研究，获得一批实验数据，供航天工程防护设计使用；在减缓领域，力争解决运载火箭末级剩余推进剂排放和卫星的钝化问题，提出地球同步轨道卫星和低地球轨道卫星工作终结后的离轨要求。

“十一五”以来，我国政府加大了对空间碎片的研究和基础设施建设工作力度，制定了规划，确定了目标，将空间碎片工作列出专项，在经费上予以支持，共投资研究和建设经费数亿元，支持了上百项课题研究工作，取得了丰硕的成果。主要有：加强和建设监测预警工程、航天器防护工程和空间环境保护等工程，继续为我国航天器发射、在轨运行及陨落提供常规业务性预警服务，突破减少空间碎片产生的各项关键技术，提高航天器的防护能力，制定适合我国国情的减缓设计标准，建立评估体系，进一步构建空间碎片专家系统等等。

在国防科工局的综合协调、组织和管理下，经过近两个五年计划的研究和建设，我国空间碎片研究取得了长足的进步，已逐渐形成监测预警、航天器防护和空间环境保护三大工程体系，多项标志性研究成果已在工程上得到应用。目前，我国已完成了部分空间碎片监测基础设施的建设，增强了空间碎片的监测能力；建成了可跟踪空间碎片的动态数据库；自主研发了空间碎片撞击风险评估软件包，使我国航天器在轨运行期间防护空间碎片的评估能力实现了很大的突破；攻克了危险碎片快速筛选等多项关键技术，自主完成了碰撞预警软件的开发，制定了预警规范和流程，特别是完成了神舟五号、神舟六号和神舟七号飞船的空间碎片预警任务等等，从而获得了一批基础研究成果和实用技术，牵引出具有前瞻性的新方法、新技术和新理论。

与此同时，不仅解决了多个运载火箭系列的剩余推进剂排放问题，而且通过监测预警建设和防护工程建设，在载人航天工程、嫦娥工程以及多个航天器型号任务中发挥了重要作用，有力保证了航天器的成果发射和在轨安全运行。

在基础研究方面：突破了空间碎片碰撞预警技术，开发成功空间碎片碰撞预警软件系统，依据我国自主观测数据，初步具备对航天器发射和在轨运行进行碰撞预警的能力；掌握了航天器在轨风险评估技术，自主开发成功空间碎片防护设计系统，基本具备对我国载人航天器和大型应用卫星进行撞击风险评估和防护结构优化设计的能力；解决了运载火箭及卫星剩余推进剂排放及钝化技术，并进行了多次成功的工程实践，为在宇航部门推广实施奠定了技术基础。

在条件建设方面：完成了空间碎片监测预警工程初步建设和其它建设。在国家天文台和紫金山天文台新增及改造了一批观测望远镜，并配置计算设备和通讯设备等仪器设备，初步建成预警中心。在哈尔滨工业大学、中国航天科技集团公司五院以及其它相关单位逐步建立了空间碎片研究专用的超高速撞击实验室，配置的主要设备有超高速发射设备、测试诊断设备、效应分析设备和材料动态力学性能测试设备，为实施空间碎片防护工程提供了必备的研究平台。

在工程应用方面：对载人航天任务、嫦娥一号及多个应用卫星的发射和在轨预警提供了有利保障，特别是在神舟七号载人航天飞行任务期间，协同国内监测设备，对可能进入神舟七号飞船空域的碎片进行了观测，提供了发射和在轨碰撞预警服务，为飞船的发射时间选择提供了决策依据，保障了载人飞行的安全。空间碎片防护设计系统成功用于载人航天二期工程的风险评估及防护结构设计，并将为载人航天后续任务的防护结构优化设计提供有力支撑。将运载火箭任务后“排放”钝化操作纳入任务流程管理，并逐步实施离轨操作，对鑫诺二号卫星和寿命末期的风云二号B和风云二号A卫星进行了离轨处置，开创了我国地球静止轨道卫星任务后离轨处置操作的先河。上述举措得到了IADC各成员国的高度评价。

在国际交流方面：中国国家航天局组团参加了机构间空间碎片协调委员会(IADC)组织的历届会议及联合国外空委的会议。在分组会议上，观测组多次参与IADC相关国际联测和危险空间碎片陨落预报工作，预报精度在10余个参加组织中居于前列；防护组在防护结构设计优化和在轨撞击感知声发射技术方面居于国际先进水平。

在队伍建设方面：成立了国防科工局空间碎片专家组，形成了一支由工业部门、军地科研院所和高等院校组成的相对稳定的研究和应用队伍，参与空间碎片专项的单位30余家，从业研究人员已达200多人。

“十二五”锁定新目标

2009年12月1日，国防科工局正式发布《空间碎片减缓与航护管理暂行办法》，标志着我国对空间碎片减缓与防护管理开始纳入政府正轨渠道，同时，也标志着我国作为负责任的航天大国对国际社会作出了庄重的承诺。

当前，我国政府和有关部门正在制定“十二五”计划，我国有关部门已把空间碎片工作纳入到该计划中统一考虑，拟加大投投入，拿出专门经费支持该项研究工作。同时，还将组织有关部门各种力量，整合资源，加大研究和基础设施建设的力度，力争通过努力在短期内尽快缩小差距、满足空间活动安全的需要，更好地履行国际责任和义务。

在“十二五”期间，我国空间碎片减缓与防护后续的主要任务将围绕监测预警工程建设、碎片环境控制与管理措施落实、技术基础研究等内容开展。可以相信，这些工作的开展将进一步促进我国在空间碎片研究和建设方面基础能力的大幅提高，使我国空间碎片研究和基础建设与航天大国的地位相匹配，为人类的航天事业作出更大的贡献。