一架飛機(jī)被太空碎片擊中的概率是多少？

（來(lái)源：MIT TR）

10 月中旬，一架滿載乘客、在猶他州上空 36,000 英尺巡航的波音 737 客機(jī)，被一個(gè)神秘物體擊裂了擋風(fēng)玻璃，迫使機(jī)組人員緊急降落。

互聯(lián)網(wǎng)隨即被“飛機(jī)被太空垃圾擊中”的猜測(cè)刷屏。盡管真相至今未明，更可能是一只高空氣球的殘骸，但這樣的猜測(cè)其實(shí)并非異想天開(kāi)。原因在于：飛機(jī)被太空垃圾擊中的風(fēng)險(xiǎn)仍然很小，但確實(shí)正在上升。

歐洲航天局估計(jì)，目前每天約有 3 件舊太空設(shè)備，如報(bào)廢火箭、失效衛(wèi)星等墜入地球大氣層。到 2030 年代中期，這個(gè)數(shù)字可能增至幾十件。這一增長(zhǎng)與軌道上衛(wèi)星數(shù)量的飆升密切相關(guān)。如今，地球上空有約 12,900 顆在軌運(yùn)行衛(wèi)星；十年后，這一數(shù)字可能達(dá)到 10 萬(wàn)顆。

為了降低軌道碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)營(yíng)方通常會(huì)把報(bào)廢衛(wèi)星引導(dǎo)至大氣層中燒毀。但重返過(guò)程的物理機(jī)理并不清晰，我們也不知道到底有多少材料會(huì)徹底燒毀，又有多少能穿過(guò)大氣層落到地面。

南非自由州大學(xué)物理學(xué)教授、近期一篇太空碎片風(fēng)險(xiǎn)論文的合著者 Richard Ocaya 表示：“這類墜落事件數(shù)量正在上升，我們預(yù)計(jì)未來(lái)幾年可能呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。”

到目前為止，無(wú)論是在空中還是地面，太空垃圾尚未造成人員傷亡，但近年來(lái)已多次出現(xiàn)險(xiǎn)情。

去年 3 月，一塊 0.7 公斤的金屬碎片穿透了美國(guó)佛羅里達(dá)州一所民宅的屋頂。事后確認(rèn)這是國(guó)際空間站拋棄的一塊電池托盤殘骸。事發(fā)時(shí)，房主 19 歲的兒子就在隔壁房間休息；今年 2 月，一段 1.5 米長(zhǎng)的 SpaceX Falcon 9 火箭殘骸墜落在波蘭第五大城市波茲南附近的倉(cāng)庫(kù)旁，另一塊掉落在附近的森林里。一個(gè)月后，加拿大薩斯喀徹溫省一座農(nóng)場(chǎng)又發(fā)現(xiàn)了重達(dá) 2.5 公斤的 Starlink 衛(wèi)星碎片；澳大利亞和非洲也出現(xiàn)過(guò)類似事件。更多事件可能根本無(wú)人察覺(jué)。

英國(guó)太空工程研究公司 Belstead Research 的負(fù)責(zé)人 James Beck 說(shuō)：“如果你在森林里發(fā)現(xiàn)一些被燒焦的電子零件，你絕不會(huì)首先想到它們來(lái)自太空飛船。”他警告說(shuō)，我們對(duì)太空垃圾的真實(shí)風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有看上去那么了解，而且可能比衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商愿意承認(rèn)的更高。

例如，Starlink 所屬公司 SpaceX 聲稱，他們的衛(wèi)星是可完全燒毀設(shè)計(jì)，在重返過(guò)程中會(huì)全部解體燃盡。但 Beck 通過(guò)在風(fēng)洞中對(duì)衛(wèi)星模型進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，結(jié)果令人懷疑這一說(shuō)法。衛(wèi)星的一些部件使用了極其耐熱的材料，如鈦金屬和特殊復(fù)合合金，即便在超高速重返產(chǎn)生的高溫下也不會(huì)熔化。

Beck 說(shuō)：“我們替一些小衛(wèi)星制造商做過(guò)研究，他們最大的問(wèn)題就是燃料罐會(huì)落到地面。對(duì)于大約 800 公斤的大衛(wèi)星，我們預(yù)計(jì)會(huì)有兩三個(gè)部件幸存并墜地。”

太空垃圾到底有多危險(xiǎn)？很難量化。

國(guó)際民航組織（ICAO）告訴《麻省理工科技評(píng)論》，日益增長(zhǎng)的衛(wèi)星部署帶來(lái)了全新的航空安全挑戰(zhàn)，而這種風(fēng)險(xiǎn)無(wú)法像成熟風(fēng)險(xiǎn)那樣精確量化。

但美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（FAA）已做出初步評(píng)估。在 2023 年的一份分析中，該機(jī)構(gòu)估算：到 2035 年，每年約有 7/10,000 的概率會(huì)出現(xiàn)某架飛機(jī)遭遇災(zāi)難性太空垃圾撞擊。這樣的撞擊可能會(huì)立即摧毀飛機(jī)，或?qū)е埋{駛艙和客艙迅速失壓，危及全體乘客生命。對(duì)地面人員的傷害風(fēng)險(xiǎn)則要高得多。

加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)天文學(xué)副教授、太空垃圾研究者 Aaron Boley 表示：如果巨型星座中的衛(wèi)星無(wú)法完全燒毀，那么到 2035 年，每年單個(gè)人類遭太空垃圾擊中致傷或死亡的風(fēng)險(xiǎn)可能接近 10%。

這意味著平均每十年，就會(huì)有人被太空垃圾擊中。FAA 的報(bào)告給出的估計(jì)甚至更高：如果類似假設(shè)成立，全球每?jī)赡昃蜁?huì)有一人因太空垃圾受傷或死亡。

專家們正在思考如何把太空垃圾納入飛行安全流程。例如，德國(guó)太空態(tài)勢(shì)感知公司 Okapi Orbits 正在與德國(guó)航空航天中心和歐洲航空安全組織 Eurocontrol 合作，探索如何將太空垃圾預(yù)警整合進(jìn)空中交通管理系統(tǒng)，讓飛行員和空管人員能夠及時(shí)獲得準(zhǔn)確的太空垃圾威脅通報(bào)。

但預(yù)測(cè)太空垃圾路徑同樣困難。

得益于 AI，近年來(lái)太空目標(biāo)在軌運(yùn)動(dòng)的預(yù)測(cè)能力有所提高，但算法目前仍無(wú)法準(zhǔn)確處理重返過(guò)程中逐漸變厚的大氣層影響。雷達(dá)和望遠(yuǎn)鏡可提供幫助，但最終的墜落地點(diǎn)往往只能在很短時(shí)間內(nèi)才能明確。

Okapi Orbits 數(shù)據(jù)分析師 Njord Eggen 說(shuō)：“即便使用高精度模型，變量太多，很難做到非常準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)重返地點(diǎn)。”處于近地軌道的太空垃圾每 90 分鐘繞地球一圈，“如果預(yù)測(cè)出現(xiàn) 10 分鐘級(jí)別的不確定性，落點(diǎn)就會(huì)相差極大。”

對(duì)航空公司而言，麻煩不僅是撞擊本身。為了避免事故，相關(guān)部門可能會(huì)提前關(guān)閉潛在風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的空域，造成延誤并增加成本。

Boley 及其團(tuán)隊(duì)今年發(fā)布的一篇論文估計(jì)：北歐或美國(guó)東北部等繁忙空域，如今已有 26% 的年概率會(huì)因重大太空碎片重返而出現(xiàn)一次空域關(guān)閉。

隨著各大計(jì)劃中的星座全部部署完成，太空垃圾導(dǎo)致的空域關(guān)閉可能會(huì)像惡劣天氣引發(fā)的延誤一樣常見(jiàn)。而由于當(dāng)前預(yù)測(cè)精度不足，許多關(guān)閉可能是不必要的。例如 2022 年，一枚重達(dá) 21 噸的中國(guó)長(zhǎng)征火箭重返大氣層。預(yù)測(cè)顯示其碎片可能散落在西班牙和法國(guó)部分地區(qū)。最終，火箭墜入了太平洋。但南歐空域關(guān)閉 30 分鐘，導(dǎo)致數(shù)百架航班延誤或改道。

與此同時(shí)，國(guó)際監(jiān)管部門正敦促衛(wèi)星和火箭運(yùn)營(yíng)商盡可能進(jìn)行受控再入，利用剩余燃料將大型衛(wèi)星或火箭殘骸引導(dǎo)至偏遠(yuǎn)海域。

歐洲航天局估計(jì)，目前只有大約一半的火箭殘骸是受控再入。此外，仍有約 2,300 具報(bào)廢且無(wú)法控制的火箭殘骸在軌緩慢下降，運(yùn)營(yíng)方無(wú)法對(duì)其進(jìn)行安全處置。

Boley 說(shuō)：“即便我們改變做法，那些已經(jīng)在軌的火箭殘骸也終將全部重返大氣層。雖然空間碎片擊中飛機(jī)的概率很小，但碎片落在繁忙空域的概率并不小。這很可能發(fā)生。”

https://www.technologyreview.com/2025/11/17/1127980/what-is-the-chance-your-plane-will-be-hit-by-space-debris/