太空碎片危機：星座計劃的潛在威脅

在人工智能和云計算服務的快速發展導致對計算能力的巨大需求。這種激增給數據基礎設施帶來了巨大壓力，而數據基礎設施的運行需要大量的電力。

地球上一個中等規模的數據中心消耗的電力足以供約16500戶家庭使用，而規模更大的數據中心耗電量甚至相當于一座小型城市的用電量。

現在越來越多人提倡利用太空人工智能基礎設施來解決數據中心的電力需求問題。在太空中，陽光充足且穩定，太陽能電池板可以將其轉化為電能。

2025年11月4日，谷歌公布了“陽光捕手計劃”（Project Suncatcher），這是一項大膽的計劃，旨在將一個由81顆衛星組成的星座送入近地軌道。

該計劃利用該星座收集太陽能，為下一代太空人工智能數據中心供電。因此，該星座將不再向地球輸送電力，而是向地球傳輸數據。

例如，如果你問聊天機器人如何烤酸面包，它不會啟動弗吉尼亞州的數據中心來生成答案，而是將你的查詢發送到太空星座，由完全依靠太陽能運行的芯片進行處理，然后將食譜發送回你的設備。這樣做意味著可以將產生的大量熱量留在寒冷的太空真空中。

但是現在不得不考慮的一個嚴峻問題就是-太空碎片—即地球軌道上廢棄的人造物體—已經對航天機構、公司和宇航員造成了影響。這些碎片包括大型物體，例如廢棄的火箭殘骸和失效的衛星，以及來自廢棄衛星的細小油漆碎片和其他碎片。

太空碎片在近地軌道上以大約每小時28,000 公里的超音速飛行。以這樣的速度，撞擊一塊藍莓大小的碎片，感覺就像被一塊從天而降的鐵砧砸中一樣。

截至目前跟蹤的太空碎片

衛星解體和反衛星試驗產生了數量驚人的太空碎片，而SpaceX的星鏈等商業衛星星座的快速擴張加劇了這一危機。星鏈網絡擁有超過7500顆衛星，提供全球高速互聯網服務。

美國太空軍利用地面雷達和光學望遠鏡積極追蹤超過4萬個大于壘球的物體。然而，這個數字僅占軌道上致名物體總數的不到1%。絕大多數物體太小，這些望遠鏡無法可靠地識別和追蹤。

2025年11月，中國天宮空間站上的三名航天員因返回艙被太空碎片擊中而被迫推遲返回地球。

早在2018年，國際空間站也發生過類似事件，當時俄羅斯媒體猜測可能是美國宇航局（NASA）宇航員蓄意破壞了空間站，這加劇了美俄關系緊張。

在聯盟號飛船返回艙上發現的孔洞

谷歌項目的目標軌道—距離地球約 650 公里的太陽同步軌道—是獲取不間斷太陽能的絕佳位置。在這個軌道上，航天器的太陽能電池板將始終處于陽光直射下，從而產生電力為機載人工智能有效載荷供電。

但正因如此，太陽同步軌道也是近地軌道上最擁擠的軌道，位于該軌道上的物體最容易與其他衛星或太空碎片發生碰撞。

隨著新天體的到來和現有天體的解體，近地軌道可能會出現凱斯勒綜合征。根據這一理論，一旦近地軌道上的天體數量超過臨界閾值，天體間的碰撞就會產生一系列新的碎片。

“陽光捕手”計劃設想建造一個由攜帶大型太陽能電池板的衛星組成的集群。這些衛星的飛行半徑僅為一公里，每個節點之間的間距不到200米。

這張圖片展示了實驗室測試中一塊鋁塊與一個以每秒6.8 公里速度飛行的鋁球碰撞的結果。

這種超高密度的衛星編隊對于衛星間數據傳輸至關重要。該星座將復雜的AI工作負載分配到全部81個單元上，使它們能夠像一個龐大的分布式大腦一樣同時“思考”和處理數據。谷歌正與一家航天公司合作，計劃在2027年初發射兩顆原型衛星以驗證硬件性能。

但在真空的太空中，編隊飛行始終與物理定律抗爭。雖然近地軌道的大氣層極其稀薄，但并非完全真空。稀疏的空氣粒子會對衛星產生軌道阻力——這種力會推擠航天器，使其減速并降低高度。表面積較大的衛星受阻力影響更大，因為它們就像風帆一樣，容易受到風的影響。

更復雜的是，來自太陽的粒子流和磁場（即空間天氣）會導致近地軌道空氣粒子密度發生不可預測的波動。這些波動會直接影響軌道阻力。

當衛星間距小于200米時，容錯空間就幾乎為零。一次撞擊不僅可能摧毀一顆衛星，還可能將其拋射到鄰近衛星上，引發連鎖反應，最終可能導致整個衛星群被摧毀，并將數百萬塊新的碎片隨機散布到本已危機四伏的軌道上。

為了防止碰撞和連鎖反應，衛星公司可以采用“不留痕跡”標準，這意味著設計衛星時要避免碎片產生、釋放碎片或危及鄰近衛星，并能安全地從軌道上移出。對于像“太陽捕手”（Suncatcher）這樣密集且復雜的星座來說，要達到這一標準，可能需要為衛星配備“反射”裝置，使其能夠自主探測并避開碎片帶。“太陽捕手”目前的設計并不包含這種主動規避能力。

目前的物體跟蹤基礎設施通常只能探測到大于壘球的碎片，這意味著數百萬塊較小的碎片對衛星運營商來說幾乎無法察覺。未來的衛星星座需要一種星載探測系統，能夠主動發現這些較小的威脅，并實時自主地操控衛星。

為“太陽捕手”衛星配備主動避障功能將是一項工程壯舉。由于衛星間距非常小，整個星座需要像一個

座。衛星需要像同步飛行的鳥群一樣協調地重新定位。每顆衛星都需要對其鄰近衛星的微小移動做出反應。

2022年9月，美國聯邦通信委員會（FCC）出臺一項規定，要求衛星運營商在任務完成后五年內將衛星從軌道上移出。這通常需要進行受控的脫軌機動。運營商現在必須預留足夠的燃料，以便在任務結束時啟動推進器降低衛星軌道高度，直至大氣阻力超過軌道高度，最終衛星在大氣層中燒毀。

然而，該規則并未涵蓋已存在于太空中的碎片，也未涉及未來因事故或意外產生的碎片。為了解決這些問題，一些政策制定者提議對太空碎片清除征收使用稅。