今年中国遥感50-02号卫星解体时，至少产生了43块被追踪到的碎片，使本就拥挤着数万颗卫星、废弃火箭残骸和碎片的轨道环境更加杂乱。
这些碎片于9月被美国太空军编入目录，其所处轨道高度大致在600公里至1100公里之间。高度之所以重要，是因为碎片一旦产生，并不会很快消失。美国国家航空航天局（NASA）表示，在约800公里高度，轨道衰减周期常常要以世纪计算，而在1000公里以上，碎片可能会继续停留1000年甚至更久。
这一事件恰好说明了精密工程部件供应商Accu最新报告中记录的一个更大的工程难题。
根据Accu委托理查德·沃克撰写的《太空碎片报告》，其分析所用的Space-Track目录中列出了33269个物体。其中，17682个被归类为有效载荷，12550个为碎片，2396个为火箭残骸，641个未分类。
Space-Track隶属于美国太空军，维护着一份追踪地球轨道物体的目录。
换句话说，这项研究所涉及的追踪物体中，近47%是碎片、火箭残骸或身份不明的物体，而非有效载荷。
即便如此，这些数据也只涵盖了大到足以被编目的物体。
根据Accu的报告，欧洲航天局估计，截至2026年初，地球轨道物体总质量已超过15800吨。
在轨道速度下，体积大小可能具有迷惑性。一小块材料就能携带足以损坏航天器的动能，而更大的碎片则有可能将航天器彻底摧毁。
由此产生了一个不同寻常的工程挑战：人类在地球周围制造出了一片不受控制的机械与碎片构成的分布式区域，它们正以极高速度运行，而工程师们如今正在开发日益先进的方法，用来发现、接近、捕获并最终处置这些碎片。
其中一些解决方案，看起来与太空机器人技术颇为相似。
一个可能自我繁殖的问题
轨道碎片特别棘手的一个特点在于，它有可能产生更多碎片。
两个物体相撞可能会分裂成数百甚至数千块碎片，每一块都可能参与后续的碰撞。这种反馈机制通常被称为"凯斯勒综合症"。
巴斯大学火箭团队空气动力学工程师艾米莉·萨基在Accu的报告中表示："即便不再有新的发射活动，碎片数量仍会增加，因为碰撞和解体事件产生新碎片的速度，比现有物体自然再入大气层销毁的速度更快。"
"预测显示，无论新的发射活动如何，灾难性碰撞事件都呈持续上升趋势。"
遥感50-02号事件证明了为何高度在这一计算中至关重要。
NASA表示，由于大气阻力的作用，600公里以下的碎片通常会在几年内坠回地球。在800公里高度，衰减周期常常要以世纪计算。在1000公里以上，物体通常会继续运行一千年甚至更久。
因此，一次发生在高海拔的解体事件，留下的可能是延续数代人的问题，而非仅仅数年。
三方占据了已编目碎片的大部分
Accu的分析还试图确定这些已编目碎片的来源。
其Space-Track数据将4228个碎片物体归于中国，3929个归于独立国家联合体（CIS），3884个归于美国。
这三类合计共12041个物体，占数据集中12550个碎片物体的96%。
这些数字需要结合背景来理解，因为它们反映的是数十年来截然不同的航天计划和个别事件，而非仅仅衡量当前的行为。
中国的数据受到2007年风云一号C气象卫星反卫星试验爆炸事件的重大影响，该事件产生了数千块碎片。
CIS类别反映的是苏联数十年航天活动及其后续活动的遗留问题。
美国的数字同样涵盖了漫长的发射历史。Accu的报告还提到了2009年在轨运行的铱星33号通信卫星与已报废的俄罗斯宇宙2251号卫星相撞的事件，该事件也产生了数千块碎片。
Accu还计算了所谓的"碎片强度评分"，将某一方产生的碎片数量与其在轨运行卫星数量进行对比。
按此指标计算，其数据显示中国每颗卫星对应3.81个碎片物体，法国为2.80，CIS为2.49。该研究计算出的全球平均值为0.71。
但识别碎片远比清除碎片要容易得多。
太空机器人必须捕获一个"不想被捕获"的物体
一颗报废卫星不会方便地待在原地等待维修工程师的到来。
它可能在翻滚。它可能没有任何可用的通信系统。它可能是在人们设想机器人维修服务之前的几十年前设计的。它的确切状态可能是未知的。
而且，与在工厂车间作业的机器人不同，轨道维修飞行器无法简单地停下一切，请人重新摆放工件。
这使得主动碎片清除（ADR）与自主机器人领域一些最棘手的问题密切相关：感知、导航、运动规划、操控以及围绕不确定物体的控制。
一艘清除航天器必须首先找到目标并在不引发碰撞的情况下接近目标。随后，它需要确定目标的位置、姿态和运动状态，然后才能足够靠近以进行捕获或其他交互操作。
当目标从一开始就不是为了被抓取而设计时，这项操作会变得更加困难。
这正是新一代碎片清除航天器日益将自主交会接近操作与机器人操控相结合的原因之一。
ClearSpace-1为轨道任务准备四臂机器人
最引人瞩目的项目之一是欧洲航天局（ESA）的ClearSpace-1任务。
该任务目前的目标是清除ESA于2001年发射的95公斤重的PROBA-1卫星。这颗航天器在设计时并未配备专用的对接或捕获机构。
因此，ClearSpace-1正被开发用于与一个"未经准备且不配合"的物体进行交会，并使用四条机械臂将其捕获。ESA目前将其计划发射时间列为2029年。
该任务的机器人技术层面意义重大。
与通过标准化接口和配合飞行器对接不同，这艘维修飞行器必须接近一个不受控制、已失效的目标并对其进行物理固定。
ESA表示，该任务旨在验证一系列技术，包括机器人捕获、近距离制导、导航与控制。捕获PROBA-1后，维修航天器将与其一同进入可实现大气再入的轨道。
如果成功，ClearSpace-1的意义将不止于处置单颗卫星。捕获老旧航天器所需的技术，与未来轨道维修产业所需的技术有很大的重合，后者能够对航天器进行检查、维修、重新定位，乃至最终回收。
从这个意义上说，太空垃圾可能会成为一类新型自主太空机器人技术的首批大规模商业测试案例之一。
日本已对自主交会技术进行了实测
日本正通过日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的"商业碎片清除示范"（CRD2）项目推进相关方案。
该项目正与商业合作伙伴共同开发，旨在验证处理日本产大型轨道碎片的相关技术。
其第一阶段使用了Astroscale公司的ADRAS-J航天器，接近并检查了一具现存的火箭上面级残骸。
ADRAS-J演示了围绕不配合物体进行交会与近距离操作的技术，包括环绕飞行检查，并于2024年12月接近到距目标约15米处。JAXA将此类操作中与碎片发生碰撞描述为一种"严重危险"，这说明即便在物理捕获开始之前，所需的精度要求也极高。
下一步是实施清除。
JAXA的CRD2第二阶段旨在从检查阶段推进到实际清除大型轨道碎片，将前一任务中验证的感知与导航能力，转化为一次完整处置操作的一部分。
这一进展过程很像是在超大规模上解决一个机器人操控问题：首先定位物体，然后刻画其特性，确定其运动状态，安全接近，最后进行物理接触。
只不过机器人和目标物体都在以轨道速度绕地球运行。
英国计划开展自己的碎片清除任务
英国也正在投资主动碎片清除以及更广泛的在轨维修、组装与制造领域。
英国航天局已支持Astroscale和ClearSpace两家公司针对一项国家级ADR任务提出的竞争性方案。
Astroscale提出的COSMIC航天器将结合交会接近操作与机械臂，用于捕获失效的英国卫星。该方案旨在清除两颗报废航天器，而非仅进行一次捕获。
英国政府目前已拨款最高7700万英镑，用于一项"国家主动碎片清除任务"，旨在展示该国与英国注册的轨道碎片进行交会并将其清除的能力。按照目前的战略规划，该任务计划于2029年发射。
这项投资反映出另一个重要趋势：碎片清除正在成为更广泛的太空机器人维修市场的一部分。
一艘能够自主接近并操控报废卫星的航天器，大多具备与在役卫星进行交互所需的底层能力。
同一技术族群未来有可能支持检查、延寿、维修、加注燃料、重新定位和组装等多种功能。
未来卫星或能为机器人"减负"
然而，有一种显而易见的方法可以让碎片清除变得更容易：从一开始就把航天器设计成便于清除的样式。
如今大多数大型轨道碎片在建造时，从未考虑过机器人维修服务的需求。
未来的航天器可以配备标准化接口，为维修飞行器提供已知的导航和物理捕获位置。
ESA已经通过其"可清除设计"（D4R）方案推进这一理念。
四颗新一代哥白尼卫星正配备标准化接口。ESA还在开发一种名为CAT的维修航天器方案，该方案将与兼容航天器交会，并捕获一种名为MICE的机械接口。
设想是，CAT可以将卫星降低到足够的高度，使大气阻力能在规定时间内将其拖拽坠落，随后释放该卫星，并可能转而处理下一个目标。
这从本质上改变了机器人技术所面临的问题。
工程师们无需再让机器人去识别一个陌生航天器上某个结构适合抓取的位置，而是可以为它提供一个专门为自主捕获而设计的已知目标。
这类似于让工业机器人操控任意物体，与为每一件工件配备标准化夹具之间的区别。
并非所有方案都需要"抓住"碎片
物理捕获只是其中一种方案。
ESA也在研究基于激光的动量转移技术，即利用强大的地基激光器对碎片施加极小的作用力，以改变其运行轨迹。
其目的并非将物体炸碎——那样恰恰会产生与预期相反的结果——而是对不可操控的碎片施加足够的"轻推"力，以降低碰撞风险。
ESA的相关研究设想将精确的激光跟踪与高功率动量转移激光相结合，并已考察了建立一个地面站网络的可能性。该机构指出，这一方案存在大量工程与监管挑战，包括瞄准精度、大气影响、目标碎片的热特性、空中交通安全，以及能够与在轨物体发生相互作用的高功率激光所带来的明显的军民两用问题。
该领域正在研究的其他方案还包括阻力装置、磁性捕获，以及用于固定不配合航天器的各种其他机构。
不太可能存在一种能清理一切的通用机器。
轨道碎片种类繁多——从微小碎片到大型火箭残骸乃至整颗卫星——这意味着不同类别的物体很可能需要不同的缓解或清除策略。
经济账可能比机器人技术更难解决
即便工程师们解决了捕获难题，另一个问题依然存在：谁来为清除一个不再产生任何收益的物体买单？
Accu认为，成本、规模、法律复杂性以及军民两用方面的顾虑，是阻碍大规模主动碎片清除的主要障碍。
此外还存在一个不同寻常的所有权问题。一颗报废卫星可能毫无用处，但这并不意味着它自动就成为任何人都可以随意收走的无主财产。
而一艘能够接近、捕获并改变失效卫星轨道的航天器，理论上同样可以对一颗在役卫星做出同样的操作。
这使得碎片清除机器人技术在价值上极具意义，但在政治上却异常敏感。
Accu的报告指出："阻碍太空碎片清除规模化的最大障碍之一，在于轨道上许多风险最高的物体在设计之初根本没有考虑过被清除的可能性。大型报废卫星和火箭残骸往往几何结构各异、结构状态未知，还可能处于翻滚状态，因此单一的清除系统无法做到普遍适用。"
"此外还存在重大的法律和政治障碍：一项能够清除报废卫星的技术，同样很容易被视为对在役卫星的威胁。展望未来，我认为我们需要加强国际合作，建立标准化的ADR对接协议和责任框架，才能让太空碎片清除变得常规化。"
最便宜的碎片，或许是我们从未制造出来的碎片
因此，主动清除只是答案的一部分。另一部分，是防止今天的卫星变成明天的废弃物。
谢菲尔德哈勒姆大学火箭团队项目负责人本·因伯表示，工程层面的应对措施已经开始在航天器研发的更早阶段展开。
他说："规模更大的机构如今正积极致力于在设计流程的更早阶段寻找解决方案。例如，设计出能在再入大气层时彻底烧毁的卫星，或是在机器寿命终结时规划脱离轨道的轨迹。这为新材料、新概念设计以及更高效的制造工艺的开发打开了新的大门。"
但他也补充道："这仍是一个相对新兴的领域，目前也只有较大的机构真正在考虑这一点。随着近地轨道日益拥挤，未来需要形成某种形式的广泛共识或检查机制。"
巴斯大学火箭团队负责人西蒙·加内姆则认为，处置方案应该成为航天器基本规格的一部分，而不是任务结束后才去考虑的事情。
他说："每颗进入轨道的卫星，都应当具备经过验证的寿命终结方案、足够的备用推进剂以及足够的冗余度来执行该方案。在近地轨道，这可能意味着进行受控脱轨，使航天器在再入时烧毁；在更高轨道，这可能意味着转移到坟场轨道。清除旧有碎片固然有用，但更好的做法是阻止今天的卫星变成明天的清除目标。"
从太空垃圾到一个新的机器人产业
太空碎片问题存在一种奇特的循环性。
人类正在开发越来越先进的机器，去处理上一代先进机器留下的残骸。
工程师们如今面临的任务，已不仅仅是制造更好的卫星，而是要制造出能够寻找、理解其他航天器，并与之进行物理交互的航天器——而那些目标航天器可能已经报废、正在翻滚，且完全不配合。
这需要用到目前正在改变地面机器人技术的许多技术：自主感知、传感器融合、运动规划、机器人操控，以及能够在条件无法完全预先确定情况下运行的日益强大的软件。
ClearSpace-1的四条机械臂、Astroscale的自主近距离操作与机器人捕获系统，以及ESA的标准化接口，都指向了这样一种轨道环境：机器人最终能够维护基础设施，而不仅仅是不断向其中添加更多硬件。
眼下的直接动机是降低风险。而更长远的结果，则可能是在轨道上催生出一个真正的服务型经济。
然而，就目前而言，Accu所描述的这组数字依然令人警醒：其Space-Track数据集中的物体，已有近半数是碎片、火箭残骸或未分类物体，而解体事件仍在持续向这个环境中添加新的物质，其中一些物体可能会存留数个世纪。
正如萨基所警告的那样："即便不再有新的发射活动，碎片数量仍会增加，因为碰撞和解体事件产生新碎片的速度，比现有物体自然再入大气层销毁的速度更快。"
这意味着，工程层面的问题已不再仅仅是如何避免产生更多太空垃圾。
越来越多的是，如何制造出能够飞上太空、并把部分碎片带回来的机器人。
Q&A
Q1：太空垃圾清除有哪些主要技术方案？
A：主要包括机器人手臂捕获（如ClearSpace-1的四臂机器人）、自主交会接近操作（如日本ADRAS-J）、标准化对接接口设计（如ESA的D4R方案），以及基于激光的动量转移技术，通过轻推改变碎片轨迹来降低碰撞风险。
Q2：目前太空中碎片最多的三个来源是谁？
A：根据Accu报告分析的Space-Track数据，中国、独立国家联合体（CIS）和美国三方合计占已编目碎片的96%，分别为4228个、3929个和3884个，这些数字反映了数十年航天活动及个别重大事件的累积影响。
Q3：为什么清除太空碎片这么困难？
A：因为报废卫星往往处于翻滚状态、通信失效、结构未知，且从未设计过捕获接口，清除飞行器必须自主完成交会、识别和物理捕获，技术难度极高；同时还存在成本高昂、所有权不明以及军民两用的政治敏感性等多重障碍。
