缺失的空天氣候與太空交通規則

作者 | 錢立富 孫永會

我們身處一個前所未有的互聯世界。從地面的光纖網絡到深埋海底的電纜，從近地軌道的衛星星座到云邊端數據中心，這些基礎設施構成了現代社會賴以生存的神經系統。導航、授時、通信、支付、醫療、教育、災害響應……每一秒都有海量數據在數字血管中奔流。

然而，我們越是依賴不間斷的連接，越要直面一個殘酷的真相：這條生命線并非堅不可摧。

一次太陽耀斑爆發可能讓衛星信號“失聰”；一根海底電纜被火山灰掩埋，足以讓一個國家長時間斷網；一場熱浪能讓數據中心“中暑”宕機——更不用說戰爭、地緣政治與極端天氣疊加帶來的系統性風險。而所有這些風險，對小島嶼發展中國家和最不發達國家而言，其放大效應尤為致命。

2026年世界電信和信息社會日以“數字生命線：在互聯世界中加強復原力”為主題，正是要向全球發出振聾發聵的提醒：僅有連接是不夠的，我們必須讓連接具有韌性。韌性不是錦上添花的奢求，而是生死攸關的剛需。這需要政府、行業、社區攜手行動——從建立跨國的空間天氣預警機制，到補上海底電纜修復能力的短板；從設計抗高溫、抗洪水的綠色數據中心，到織就一張空天地一體的應急通信網。

中國在這場韌性革命中從未缺席。從汶川到鄭州，從積石山到臺風最前線，應急通信體系在實戰中迭代升級；中國電信成立專業應急通信子公司，北斗短報文走入千家萬戶，“無網通信”技術從實驗室走向災區。但構建全球數字韌性的大廈，需要每一個國家、每一家企業、每一位公民共同添磚加瓦。

數字復原力支撐普遍有意義的互聯互通，讓人人均能安全、經濟、有效地接入和使用互聯網。真正的進步，不是在最平靜的時候享受最快的數據，而是在危急時刻，確保沒有一個生命因為斷線而被遺忘。守護數字生命線，就是守護人類共同的未來。

太空中越來越多的衛星，正構筑起人類通信的一條關鍵“生命線”。這條線突破了地理阻隔、地形束縛，以及洪水、地震等自然災害的沖擊，使人們即便身處荒漠、海洋或戈壁，也能保持在線連接，并獲得導航、授時等關鍵服務。

然而，衛星通信并非堅不可摧。

一方面是受空天氣候的影響。160多年前的“卡林頓事件”是人類有記錄以來最強的太陽風暴，曾導致全球電報通信大面積癱瘓。如果這樣的極端事件發生在今天，大量衛星將可能失效。實際上，類似事件仍在不斷影響衛星通信的穩定性和質量，而人類對此似乎束手無策。

另一方面是人類自身的因素。隨著人類不斷向太空深處拓展，空間環境正面臨“空間碎片累積”與“大型星座爆發”雙重壓力。彼此干擾甚至碰撞的風險比以往大大增加，“太空交通規則”的缺失給衛星通信帶來了致命威脅，而在這一方面，人類本可以更有作為。

就怕太陽“脾氣不好”

宇宙并不“安寧”。太陽經常“耍脾氣”，太陽黑子、太陽耀斑、日冕物質拋射等，都是影響衛星互聯網穩定運行的變量。

1844年5月，人類歷史上第一封電報發出，標志著電報技術進入實際應用階段，被視為現代通信的起點。然而15年后，即1859年，有觀測記錄以來最強的太陽風暴爆發，引發超強地磁暴，對當時的有線電報網絡造成毀滅性打擊：電報設備冒出火花甚至熔化，電報員遭遇電擊，電報紙被引燃。這就是著名的“卡林頓事件”。

此后，人類雖未再經歷如此強烈的太陽風暴，但太陽的“脾氣”依然“很大”，馬斯克對此“感觸頗深”。

圖源：pexels

美國戈達德航天中心與馬里蘭大學的研究人員去年在瑞士《天文學與太空科學前沿》雜志上發表論文指出，從2020年到2024年，全球共有1190顆衛星從極低地球軌道墜落，其中星鏈衛星583顆，占據“半壁江山”。

而僅2024年一年，就有316顆星鏈衛星墜落，遠高于2020年到2023年的總和。原因是2024年正值太陽活動周期的高峰期，太陽輻射加熱地球高層大氣，使其膨脹，從而增加了低軌衛星（如星鏈）的飛行阻力，導致衛星軌道下降乃至墜毀——就像自行車騎進沙地一樣，阻力使車速不斷下降，甚至讓騎行者摔倒。

研究還表明，太陽風暴對不同軌道、不同位置的衛星影響并不均勻。一些特定區域或軌道上的衛星會受到更嚴重干擾，導致整個衛星網絡性能出現顯著的空間差異。

太陽活動還會直接影響無線電信號傳播，對依賴衛星通信和導航的各類服務造成干擾。

2006年12月，一次空前強烈的太陽耀斑爆發，產生了極強的太陽無線電脈沖和噪聲，其頻率恰好覆蓋了GPS信號使用的頻段。這種“同頻干擾”導致大范圍內GPS接收器信號嚴重衰減，定位準確性下降甚至功能完全喪失。2017年9月，太陽爆發了強度達X9.3級的耀斑，劇烈擾動電離層，使GPS定位誤差放大3倍。

國際電信聯盟、聯合國減少災害風險辦公室與法國巴黎政治學院聯合發布的《當數字系統失效：數字世界的潛在風險》報告指出，一場嚴重的太陽風暴可能導致衛星癱瘓、導航系統中斷及電網不穩定，恢復時間可能長達數月。

聯合國秘書長減少災害風險特別代表卡邁勒·基肖爾此前公開表示：“無論是現在還是將來，在規劃、建設和維護數字基礎設施時，必須充分考慮系統性風險。數字基礎設施必須是具有韌性的基礎設施。”

越來越“亂”的太空

給衛星通信帶來致命威脅的，不僅是空天氣候事件，還有人類自身制造的衛星、火箭以及衍生的太空垃圾。尤其在大型衛星星座加速部署的今天，太空中的軌道愈發擁擠，空間物體碰撞風險不斷凸顯。

運行在太空中的衛星都有各自的“行駛”軌道。根據軌道高度不同，主要分為兩大類：一是距離地球約36000公里的地球靜止軌道（GSO）衛星，在這條軌道上運行時相對地球靜止；二是非地球靜止軌道（NGSO）衛星，包括低地球軌道（LEO，300公里至2000公里）和中地球軌道（MEO，2000公里至36000公里）等。

資源稀缺、容量有限的地球靜止軌道早已如同“停滿車的停車場”，十分擁擠。數月前的一次大會上，中國衛通副總經理呂靜偉介紹，全球在軌的高軌衛星超過600顆，平均每一度軌位上就有1.7顆衛星，最熱門的軌位上甚至聚集了7顆。

圖源：unsplash

相比GSO，NGSO能容納的衛星數量要多得多，但仍難以滿足低軌星座熱潮帶來的巨大需求，“僧多粥少”的矛盾日益突出。

“近地軌道受宇宙射線、空間離子等因素影響，真正優質的軌頻資源并不像想象中那么豐富，一般認為可容納約6萬顆衛星。未來隨著技術進步，容量可能會擴大。”國內一家衛星互聯網企業技術總監對《IT時報》記者表示。另有觀點認為，近地軌道衛星達到10萬顆就可能趨于飽和。

然而，無論是6萬顆還是10萬顆，都難以滿足業界的“胃口”。2024年底至2025年初，多個國家向國際電信聯盟（ITU）申報的星座衛星規模均超過10萬顆，其中我國也申報了超過20萬顆衛星的頻軌資源。

使太空愈加擁擠的不只是越來越多的衛星，還有大量碎片。相關數據顯示，尺寸在10厘米以上的在軌碎片數量已超過1.2萬塊，與當前低軌衛星數量相當，且高度集中于中低軌道——這正是載人航天、通信衛星和遙感衛星的核心作業區域。

空間環境正經歷“碎片累積”與“大型星座爆發”的雙重壓力，空間物體間碰撞風險顯著增加，對在軌航天器、航天員及地面安全均構成嚴重威脅。相關案例不勝枚舉：2009年2月，美國“銥星33”通信衛星與俄羅斯已報廢的“宇宙—2251”衛星相撞，產生數千塊碎片，對同軌道衛星造成長期威脅；2019年9月，歐洲航天局“風神”氣象衛星為避免與星鏈衛星相撞而緊急變軌；2021年7月和10月，星鏈衛星兩次接近中國空間站，迫使空間站采取緊急避碰措施；2024年，美國國際通信衛星公司的高通量衛星Intelsat 33e因不明原因解體，產生大量碎片。

只有“應急避碰”

而無“交通規則”

太空“交通”環境日趨復雜，碰撞風險不斷加大，但目前的局面仍是“只有應急避碰，幾無交通規則”。上述技術總監對此形象比喻道：“這就好比在擁擠的馬路上，兩輛車（衛星或航天器）迎面而來、距離越來越近，當前主要靠車主（如星座運營方）自行協商——誰讓一下道、做避碰操作，而缺乏有效的交通規則指引。”

空間碎片沒有動力，只能依靠慣性漂浮，需要通過設計優化和規范操作來減少碎片生成，同時借助技術手段加以清除。相比之下，衛星具備機動能力，更易于管控，因此需要建立太空交通管理與協調規則，以規范衛星機動行為和星座部署行為。

圖源：unsplash

為防止不同星座的衛星過于接近，最經濟、安全的方式是進行軌道層隔離，相當于在兩個車道之間設置護欄或隔離帶。在2025年中國無線電大會上，有專家舉例：當兩個星座的軌道層均位于1000公里高度附近，傾角差小于1°，各含約50顆衛星時，若軌道層隔離數值設為5公里，3個月內星間距離小于500米的次數約為20次；若隔離數值擴大到10公里，同樣條件下小于500米的次數降至5次左右。

換言之，在大型星座間實施軌道層隔離，能顯著降低碰撞風險，但目前國際上尚無明確、細致的管理與協調規則，即缺乏“太空交通規則”。

目前，只有當兩顆衛星或航天器之間距離過近時，運營方才會采取“應急避碰”措施。業界通行規則是：星間距離縮小至500米時觸發告警，由其中一方進行避碰操作。

在“應急避碰”過程中，空間態勢感知（SSA）平臺發揮著關鍵作用。平臺通過雷達、望遠鏡等設備觀測，建立空間背景目標數據庫，制定碰撞預警門限閾值，預警產生后及時通報相關操作者，進行規避機動。

當前國際大型低軌星座常用的SSA平臺包括：美國軍方打造的SpaceTrack、美國商務部為民用太空運營商建立的Tracss、歐盟建立的太空監視與跟蹤平臺（EU SST）以及SpaceX自建平臺。

“國外幾個大型星座，如Starlink、Telesat等，都使用了美國軍方的空間態勢感知平臺，數據可以共享和交流，但這對我們不適用。我們是直接與國外大型星座操作者開展軌道協調工作，大部分合作方還是比較負責任的。”上述業內專家表示，當前最大的問題是，國際范圍內缺乏統一的、有公信力的數據共享平臺。

構建全球統一規則和

信息共享平臺

在西南多山、地面網絡相對薄弱的地區，空間天氣對通信鏈路的影響變得更加具體而直接。

國內民用衛星互聯網品牌網翎公司西南區域銷售總監王暉是云南人，早年從事北斗相關工作。他向《IT時報》記者講述了團隊在西南這一特殊“考場”中的實際應用經歷。

圖源：pexels

在云南、貴州、四川、重慶、西藏等西部省市，一旦遭遇洪水、地震等災害，基站和光纜極易損毀，通信瞬間癱瘓。而空間天氣的影響不僅作用于高層大氣，還會與地面災害疊加，形成“雙重打擊”。此時，衛星通信便發揮了至關重要的作用。

2025年6月，貴州榕江縣興華鄉境內發生洪災，通信基礎設施遭受嚴重沖擊。王暉回憶，現場通過快速部署衛星上網機，及時將核心數據傳回后方，顯著提升了救援效率。隨后，當地氣象部門也裝備了衛星上網機，既解決了氣象雷達專網回傳問題，又能實時回傳無人機畫面與氣象數據，為災后救援和研判提供了精準支撐。

但他心里清楚，太陽風等空間天氣因素會直接影響衛星信號和設備的穩定性，“即便是全球最先進的低軌星座，也無法完全免疫來自太陽的‘風暴’”。

相比之下，全球協同建立太空交通管理與協調規則，既更具可行性，也更為緊迫。

面對大型星座的規模化部署與動態運營需求，現有國際規則體系明顯滯后，多以原則性框架和宣言為主，難以解決實際問題。

以“應急避碰”為例，并不像兩車相遇時“打一下方向盤”那樣簡單和低成本。由誰進行避碰操作，會對衛星星座運行帶來很大影響：一方面，避碰機動會額外消耗燃料，縮短衛星維持正常軌道及機動控制的時間，從而降低衛星整體運行壽命；另一方面，衛星在避碰過程中需要調整位置和姿態，可能導致空地和星間鏈路中斷，造成數據傳輸斷鏈，影響網絡服務的質量和可靠性。同時，星座運行和控制工作也將承受巨大的壓力和負擔。

概括而言，衛星運營商執行“應急避碰”操作，成本很高、代價很大。在大型星座數量不斷增多、衛星日益密集的態勢下，完全靠衛星運營方自行協商解決避碰的問題，難度越來越高。此時，國際組織、各國監管機構和星座系統運營商需要形成合力，推動構建適配大型星座發展的國際規則與協作機制，確保規則的實用性與約束力，從而實現空間可持續發展。

“個人認為，國際電信聯盟（ITU）需要補足軌道資源分配和協調程序規則，建立星座系統軌道數據共享平臺，在原有數據平臺基礎上增加軌道數據共享能力，為軌道協調程序提供數據支撐。同時，引入碰撞預警信息共享能力，與各SSA平臺交互數據，減少因非技術因素造成的信息交互障礙。”上述業內專家表示。

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本文轉載自“IT時報 ”，原標題《衛星通信“阿喀琉斯之踵”》。

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