来源：空天大视野

        通常进入太空需要使用消耗性的航天器：单次使用的运载火箭、卫星和航天仓，这些都是按照性能最大化的标准设计，然后被丢弃。依赖消耗性的运载工具使进入太空变得非常昂贵，有极高的门槛。可重复使用技术，虽然开发和建设更加困难、成本更高，但是通过回收、重新翻修、可重复使用火箭级、整流罩和航天仓，将极大的降低航天的成本。多个国家正在努力尝试美国的可重复使用技术，来发展自己的可回收火箭和航天器。

        中国运载火箭技术研究院，将“长征-8号”（LM-8）改装成为可重复使用运载火箭，2020年12月22日首次发射。中国北京星际荣耀空间科技股份有限公司（I-Space），计划在2021年末发射中国的首个商用可重复使用运载火箭“双曲线2号”（Hyperbola-2），但是由于“双曲线1号”（Hyperbola-1）的失败可能延迟发射。中国还在开发两个部分可重复使用的航天仓：计划取代神舟系列飞船的新一代载人飞船以及新一代可重复使用可回收卫星，作为微重力试验和快速航天装备试验的经济型平台。

        2019年，俄罗斯火箭推进公司，俄罗斯动力机械制造科研联合体（NPO Energomash）的一个主要设计师宣称，该公司正在推进可重复使用运载火箭计划。俄罗斯动力机械制造科研联合体还表示，希望改装已经取得成功的“RD-180”发动机，使其可重复使用次数多达10次。另一俄罗斯航天公司，米亚西舍夫设计局（Myasishchev）正在设计可重复使用运载火箭的第一级，在第二级分离后可返回发射场。

        航天飞机是可重复使用技术的另一个表现形式。航天飞机的特点是机动性能的提升，相比于传统卫星，可以完成一些特定任务。开发航天飞机需要克服超音速飞行、稀薄的大气环境和外部极端温度的难题。中国已经开发了可携带弹道导弹弹头的超音速滑翔器，可能会在航天应用上得到进一步发展。中国正在开发“神龙”和“腾云”航天飞机。2020年，中国发射了首个航天飞机原型机入轨，在轨运行2天后，返回了地球。中国表示航天飞机是在试验可重复使用航天器技术，是推进和平利用太空的一部分。早在2011年中国就进行了有关“神龙”项目的空投试验。而“腾云”仅完成了模型风洞试验。俄罗斯宣布在过去的20年间进行多个航天飞机计划，但是在1988年仿制美国太空飞船的“暴风雪”号（Buron）仅有的一次飞行之后，没有取得明显进展。

        无论是在亚轨道还是轨道的飞行，可重复使用的航天技术还将促进商业太空旅行业的发展。可重复使用技术使太空探索成本降低，给很多国家提供了机会。英国、日本和俄罗斯很多公司开始开发旅游飞船。

        载人航天和大多数探月以及深空探索行动次数将可能逐渐增加。随着人类不断向太空拓展，将对美国和同盟国的军事太空能力构成持续威胁。很多国家积极开展新的科学任务，争夺军事斗争优势，扩大通信和数据处理，来争取更大的国家和国际影响力。虽然目前对可能存在大量自然资源的月球、火星和一些小行星探索只是一个开始，未来会有更多具备太空能力的国家和组织机构进入这个领域。太空探索是很多国家通过科学探索和技术创新进行合作并收益的机会。一些国家将跨越地球轨道，去往更远的已经被行星际探测仪（interplanetary probes）证实的外太空。

        在过去的20年中，国外竞争者已经将月球计划作为技术实力和国家实力的主要展示。其他一些国家开始探索载人航天，超过40个国家使用美国或者俄罗斯的航天器将其航天员送入轨道飞行。许多国家通过对月球和火星的深空探测和任务执行为地球科学知识拓展做出了贡献。

        地球轨道外的新太空竞争（New Competition for Space Beyond Earth's Orbit）

        地球轨道之外的深空活动，也称为xGEO，主要任务是科学试验、月球和其他天体探索。xGEO中的航天器更难跟踪并定位，有可能威胁到美国及盟国的高价值卫星。敌人还可能将作战卫星或备份（reserve）卫星放置在深空，这样部署随后再进入低轨道使用时更难被监控。

        由于碎片碰撞、电源爆炸、反卫星武器试验、世界范围内航天发射量迅速增长，造成太空碎片骤增，近地轨道大量废弃物体碰撞的可能性也越来越大，至少到2030年这种可能性还将持续提升。所有国家的民用、商用、政府卫星都有碰撞风险。航天运行安全难度增加，保障太空环境的整体稳定越来越困难。

        在轨碎片（Debris in Orbit）。物体之间的碰撞和大量废弃武器的爆炸，肯定会增加太空在轨碎片数量。2022年1月，地球轨道内跟踪并记录超过25000个达到10厘米以上的物体，其中包括在轨正常运行的航天器。在轨运行的航天器主要风险来自未被记录的无法跟踪的致命碎片（lethal nontrackable debris (LNT)），这些碎片尺寸在5-10厘米之间。据估计，近地球轨道内约有60万-90万个未记录的致命且无法跟踪的危险碎片。

        2007年之前，多数太空碎片来自运载火箭的几级分离爆炸碎片。如今，约有一半的可记录的碎片来自三个途径：2007年中国摧毁的 一颗失效气象卫星；2009年美国一颗通信卫星与一个失效俄罗斯卫星发生碰撞事故；2021年俄罗斯的“努多尔”（Nudol）反卫星试验。

        大型物体碰撞威胁（Threats of Massive Object Collision）。在可记录的物体中，近地轨道约有1300个大型物体，尺寸和重量均比手机大的废弃物品可对近地轨道上的航天活动构成威胁。这些物体每天以5公里以内的速度接近，有些物体一个月内以15公里/秒的速度在1公里之内擦肩而过。

        两个物体一次碰撞几乎可以产生3500-15000个可记载的太空碎片以及约55000-225000个无法跟踪的致命碎片。通常一个典型的卫星解体产生约250片可跟踪的太空碎片。1500公里处大规模的废弃物体群（derelict objects cluster）每年的碰撞几率是1/5000 , 850公里高度废弃物体群的碰撞概率是1/800。850公里高度的废弃物体群发生一次碰撞可能使近地轨道在轨废弃物体数量增加一倍（比如，产生15000个可跟踪碎片），1500公里高度碰撞所产生的碎片可能在轨停留数千年。

        太空碎片造成的威胁（Threats Posed by Debris）。太空碎片可能对卫星和载人飞船造成损坏甚至摧毁设备。为避免这种威胁，如果为航天器增加额外的防护罩抵御小碎片的碰撞，或使用燃料频繁避让机动，这都将增加航天成本。任何机动都会增加燃料的使用，提高操控的复杂度，缩短航天器的生命周期，为达到同样的能力还需要发射更多数量的航天器保持同样高度。1998年到2022年期间，为躲避太空碎片的碰撞，近地轨道的国际空间站至少机动了30次。随着卫星星座规模增大、太空碎片增多，卫星碰撞的可能性越来越大，尤其是近地轨道的卫星。

        太空碎片的在轨寿命（Orbital Lifetime of Debris）。太空碎片在轨的时间主要由其体积大小和轨道高度决定，在轨物体体积越小、轨道越高，它们留轨时间越长。爆炸、碰撞产生的碎片可能更小，出现在更低一些的轨道，相比于废弃的载荷或火箭箭体，在轨时间更短。大气阻力就像一个天然的清洁员，使绝大多数在低轨道的碎片逐步进入地球大气层并烧尽。500公里高度物体在轨时间可以长达10年。高度接近1500公里的废弃物和碎片可存留超过1万年。

        轨道碰撞往往是在较高的速度下发生（比如，近地轨道每小时超过25000英里，并将碎片分散到更多不同轨道高度）。975公里轨道高度处的两个物体，每年发生碰撞的几率为1/120，将留下很多碎片，在轨时间将超过1000年。

        任务后处理（Postmission Disposal (PMD)）。1993年，美国为航天活动设置了一个太空碎片指导准则，许多国家和联合国下属的跨机构太空碎片协调委员会采用该准则。在近地轨道内，所有在轨物体，允许在其任务结束后的25年内在该轨道上消失。通常任务后处理是针对650公里及以下轨道高度的航天器。但是，即使制定了国际和国家指导准则，使发射卫星门槛设置的更加严格，即使各国完全按照准则照做，可在制定该准则之前的63年里的太空活动，还是依然留下了很多难以处理的太空碎片问题。美国遵守该准则程度较高，其他国家的遵守程度低于50%。在轨物体数量增加，全世界的政策制定者也应该意识到这个问题，鼓励呼吁开发太空碎片清除技术。

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