Astroscale: 清理轨道垃圾，实现太空的可持续利用

拥挤的“天空”

Astroscale公司成立于2013年，致力于太空垃圾清理和在轨卫星服务。它启动了一系列太空任务，以表明可以通过开发新工具来解决太空垃圾这个看似无法克服的问题。

1957年，苏联成功发射了“斯普特尼克1号”人造卫星。这颗篮球大小的卫星，成为第一个绕地球轨道运行的人造卫星。在过去的七十年里，无数的卫星发射升空，轨道空间已成为地球通信和观测不可或缺的一部分。然而，人类对这一空间的开拓也留下了火箭残骸、废弃卫星及其他物体。这36000多枚高速飞行的“碎片炸弹”威胁着卫星、太空飞船和其他空间基础设施。每一次碰撞都将会产生数千块新碎片，从而加剧这一问题。

人类太空探索初期和如今地球轨道上人造物体数量对比图（图片：Astroscale公司）

近地轨道上大于10厘米的物体数量统计图(*1) （图片：美国宇航局轨道碎片计划办公室／Astroscale公司）

变废为宝

2013年4月，面对IT行业的残酷竞争，日本企业家冈田光信遭遇了自己的“中年危机”，并四处寻求新的商业模式。他参加欧洲空间碎片会议时，小组成员在会上讨论了轨道垃圾清理的话题，冈田光信立即意识到这不仅蕴藏着巨大的商机，而且对净化太空环境十分必要。此后一周时间内，他便迅速创建了Astroscale公司，这个名字寓意发展与环境保护之间平衡的重要性。冈田用自己的积蓄创立了这家公司，并很快在新加坡组建了管理团队，在日本设立了研发中心。

“航天工业历来有一次性使用和处理的‘用后即弃’文化，这就是航天器没有被回收、再利用、重置、重加燃料或移除的原因。Astroscale公司的诞生就是为了弥补这一缺陷，”冈田光信说道（图片：nippon.com日本网）

清理太空垃圾是一个大胆的想法，同时也面临巨大的挑战。冈田光信回忆道：“一开始，没有多少人支持我们的工作。有人告诉我，开发对接和捕获太空碎片的技术是不可能的，更不用说做出成功的商业案例或影响政府政策了。然而，但我听说没有市场时，这也意味着没有竞争对手。”

据欧洲航天局估计，太空中的废弃火箭部件、卫星和其他碎片构成的这个巨大的“垃圾堆”，总计超过9300公吨，确实蕴含着巨大的商机。这是因为我们在日常生活中认为理所当然的许多事情都依赖于卫星：天气预报、GPS测绘、卫星电视广播、农业卫星图像、国家安全等等。

Astroscale公司还正在开发其他服务，包括清理运载火箭上面级残骸等较大的碎片、提供轨道物体的运动分析以及延长地球同步卫星的寿命。根据该初创公司的独立估计，到2028年，这些服务可能带来超过40亿美元的收入。冈田希望Astroscale不仅仅是一家太空垃圾清理公司，而是一家卫星服务提供商。有了正确的技术，就能捕获太空垃圾并将其送入特定轨道，从而使其在地球大气层中安全地烧毁，同时维修仍然可用的卫星以延长其寿命。

“我们的目标是，到2030年使在轨维修成为常态，”冈田说。“地面公路会因为发生事故或汽车没油抛锚发生堵塞，但我们不会因此要求司机弃车，而是通过优化交通规则、监控和道路服务，以确保汽车在道路上持续通畅的运行。我们在太空中同样需要如此。航天工业历来有一次性使用和处理的‘用后即弃’文化，这就是航天器没有被回收、再利用、重置、重加燃料或移除的原因。Astroscale公司的诞生就是为了弥补这一缺陷。”

（图片：nippon.com日本网）

开发太空垃圾清理技术

2021年，Astroscale公司发射了具有里程碑式意义的ELSA-d演示卫星，这是该公司航天器“生命末期服务”（ELSA）技术的示范任务，证实捕获轨道碎片是可行的。演示卫星与重达17公斤的模拟碎片一起发射上天，两者在太空中分离，然后卫星伸出一只巨大的磁臂，通过锁定其铁磁板来捕获模拟碎片。这次演示非常成功，航天器和碎片被置于离轨路径上，最终在地球大气层中焚毁殆尽。

2024年2月，Astroscale公司发射了据称是世界上第一个太空碎片检查航天器ADRAS-J，即“主动碎片清除卫星”。ADRAS-J项目在日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的“太空碎片商业清除示范计划”下运行，这是首次尝试接近和测量大块在轨空间碎片（2009年发射的日本H2A火箭上面级残骸）。凭借Astroscale公司在航天器交会和近距离操作方面积累的知识和经验，它将接近并捕获该物体的图像以研究其状况和运动轨迹，从而为更好地处理此类碎片做好准备。

ADRAS-J项目将尝试在低地球轨道上与火箭上面级残骸会合。在对该物体进行拍摄之前，卫星将匹配其飞行速度和旋转方向（图片：Astroscale公司）

这块火箭上面级残骸长约11米，重约3吨，以每秒约8公里的速度在地球上空约600公里处的轨道飞行。除了体积大、飞行速度快以外，它还没有响应，这意味着它是一个不受控制的物体，不会发送位置数据，也不会有摄像头等辅助对接并对其进行维修或清除。ADRAS-J项目的管理团队不得不暂停其他工作，小心翼翼地操控航天器靠近火箭碎片，避免发生碰撞。

“这距离实现我们的愿景又近了一步，”Astroscale公司董事会董事兼首席运营官克里斯·布莱克比表示。“JAXA聘请我们实施这一任务，证明我们可以接近和拍摄火箭级残骸，测量并匹配其旋转姿态。下一阶段是接近这一残骸，用机械臂抓住它，然后把它从轨道清理出去。”

Astroscale公司董事会董事兼首席运营官克里斯・布莱克比表示，ADRAS-J项目的成功意味着该公司距离实现其愿景“又近了一步”（图片：nippon.com日本网）

改变全球的思维方式

Astroscale公司尚未获得下一次任务的合同，但它几乎没有竞争对手。目前，这家自称为“太空清洁工”的初创公司拥有550名员工，其目标是成为新太空服务业的先行者。该公司现在通过承接JAXA的项目等合同创收，并通过七轮融资从日本和国际投资者那里筹集了约3.83亿美元。它还不断在日本境外拓展业务，目前已经在英国、美国、法国和以色列设立分支机构；约65%的员工为外国人。

Astroscale公司的办公区被设计成宇宙飞船内舱的样子，会议室以不同的地球轨道命名（图片：nippon.com日本网）

Astroscale公司最近在东京锦糸町建成了一个新的总部，配备了一个用于航天器组装的大型无尘室、一个任务控制中心和一个设计成宇宙飞船内舱模样的办公空间，会议室也以围绕地球的不同轨道命名。新总部还设有一个展示区，以提高公众对卫星作用的了解——参观者可以体验捕捉漂浮在空气加压的地球模型周围代表“太空碎片”的小球。这一切都彰显着该公司鼓励可持续太空利用的努力。

参观者可以体验捕捉漂浮在空气加压的地球模型周围的代表“太空碎片”的小球（图片：nippon.com日本网）

虽然目前还没有专门遏制太空碎片的国际条约，但美国、欧盟和联合国均已经发布了减缓这一问题的指导方针。“25年规则”要求近地轨道上的航天器存续时间尽可能短，在任务完成后25年内脱离运行轨道。美国联邦通信委员会和欧洲航天局最近将这一标准缩短至五年。布莱克比表示，这些政策反映了保护太空的重要性，并表明该行业的观念一直在不断发展。

“我们正处于跨代转变的阶段，”他说道。“我出生于上世纪70年代初，当时‘世界地球日’刚刚设立。就环保理念而言，我们正处于颠覆性变革的前夕，尤其近两代人具有强烈的生态保护意识。与我的孩童年代相比，如今这种在追求进步的同时确保对子孙后代负责的思维更加根深蒂固。”

Astroscale公司的创始人冈田光信并没有满足于公司已经取得的成功。

“到2030年，太空将变得更加拥挤，我们需要道路服务，”他说。“我们是这些技术的研发先驱——这么说可能有点过了，但如果没有Astroscale公司，还有谁能做到这一点？我们必须抓紧行动，否则人类将无法享受太空带来的益处。”

（原文英文）

标题图片：2024年2月，Astroscale 公司发射了世界上第一个太空碎片检查航天器ADRAS-J，即“主动碎片清除卫星”（Astroscale公司）

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