缺失的空天气候与太空交通规则

作者／ IT 时报 钱立富 孙永会

编辑／ 郝俊慧 孙妍

编者按

我们身处一个前所未有的互联世界。从地面的光纤网络到深埋海底的电缆，从近地轨道的卫星星座到云边端数据中心，这些基础设施构成了现代社会赖以生存的神经系统。导航、授时、通信、支付、医疗、教育、灾害响应 …… 每一秒都有海量数据在数字血管中奔流。

然而，我们越是依赖不间断的连接，越要直面一个残酷的真相：这条生命线并非坚不可摧。

一次太阳耀斑爆发可能让卫星信号 " 失聪 "；一根海底电缆被火山灰掩埋，足以让一个国家长时间断网；一场热浪能让数据中心 " 中暑 " 宕机——更不用说战争、地缘政治与极端天气叠加带来的系统性风险。而所有这些风险，对小岛屿发展中国家和最不发达国家而言，其放大效应尤为致命。

2026 年世界电信和信息社会日以 " 数字生命线：在互联世界中加强复原力 " 为主题，正是要向全球发出振聋发聩的提醒：仅有连接是不够的，我们必须让连接具有韧性。韧性不是锦上添花的奢求，而是生死攸关的刚需。这需要政府、行业、社区携手行动——从建立跨国的空间天气预警机制，到补上海底电缆修复能力的短板；从设计抗高温、抗洪水的绿色数据中心，到织就一张空天地一体的应急通信网。

中国在这场韧性革命中从未缺席。从汶川到郑州，从积石山到台风最前线，应急通信体系在实战中迭代升级；中国电信成立专业应急通信子公司，北斗短报文走入千家万户，" 无网通信 " 技术从实验室走向灾区。但构建全球数字韧性的大厦，需要每一个国家、每一家企业、每一位公民共同添砖加瓦。

数字复原力支撑普遍有意义的互联互通，让人人均能安全、经济、有效地接入和使用互联网。真正的进步，不是在最平静的时候享受最快的数据，而是在危急时刻，确保没有一个生命因为断线而被遗忘。守护数字生命线，就是守护人类共同的未来。

太空中越来越多的卫星，正构筑起人类通信的一条关键 " 生命线 "。这条线突破了地理阻隔、地形束缚，以及洪水、地震等自然灾害的冲击，使人们即便身处荒漠、海洋或戈壁，也能保持在线连接，并获得导航、授时等关键服务。

然而，卫星通信并非坚不可摧。

一方面是受空天气候的影响。160 多年前的 " 卡林顿事件 " 是人类有记录以来最强的太阳风暴，曾导致全球电报通信大面积瘫痪。如果这样的极端事件发生在今天，大量卫星将可能失效。实际上，类似事件仍在不断影响卫星通信的稳定性和质量，而人类对此似乎束手无策。

另一方面是人类自身的因素。随着人类不断向太空深处拓展，空间环境正面临 " 空间碎片累积 " 与 " 大型星座爆发 " 双重压力。彼此干扰甚至碰撞的风险比以往大大增加，" 太空交通规则 " 的缺失给卫星通信带来了致命威胁，而在这一方面，人类本可以更有作为。

就怕太阳 " 脾气不好 "

宇宙并不 " 安宁 "。太阳经常 " 耍脾气 "，太阳黑子、太阳耀斑、日冕物质抛射等，都是影响卫星互联网稳定运行的变量。

1844 年 5 月，人类历史上第一封电报发出，标志着电报技术进入实际应用阶段，被视为现代通信的起点。然而 15 年后，即 1859 年，有观测记录以来最强的太阳风暴爆发，引发超强地磁暴，对当时的有线电报网络造成毁灭性打击：电报设备冒出火花甚至熔化，电报员遭遇电击，电报纸被引燃。这就是著名的 " 卡林顿事件 "。

此后，人类虽未再经历如此强烈的太阳风暴，但太阳的 " 脾气 " 依然 " 很大 "，马斯克对此 " 感触颇深 "。

图源：pexels

美国戈达德航天中心与马里兰大学的研究人员去年在瑞士《天文学与太空科学前沿》杂志上发表论文指出，从 2020 年到 2024 年，全球共有 1190 颗卫星从极地地球轨道坠落，其中星链卫星 583 颗，占据 " 半壁江山 "。

而仅 2024 年一年，就有 316 颗星链卫星坠落，远高于 2020 年到 2023 年的总和。原因是 2024 年正值太阳活动周期的高峰期，太阳辐射加热地球高层大气，使其膨胀，从而增加了低轨卫星（如星链）的飞行阻力，导致卫星轨道下降乃至坠毁——就像自行车骑进沙地一样，阻力使车速不断下降，甚至让骑行者摔倒。

研究还表明，太阳风暴对不同轨道、不同位置的卫星影响并不均匀。一些特定区域或轨道上的卫星会受到更严重干扰，导致整个卫星网络性能出现显著的空间差异。

太阳活动还会直接影响无线电信号传播，对依赖卫星通信和导航的各类服务造成干扰。

2006 年 12 月，一次空前强烈的太阳耀斑爆发，产生了极强的太阳无线电脉冲和噪声，其频率恰好覆盖了 GPS 信号使用的频段。这种 " 同频干扰 " 导致大范围内 GPS 接收器信号严重衰减，定位准确性下降甚至功能完全丧失。2017 年 9 月，太阳爆发了强度达 X9.3 级的耀斑，剧烈扰动电离层，使 GPS 定位误差放大 3 倍。

国际电信联盟、联合国减少灾害风险办公室与法国巴黎政治学院联合发布的《当数字系统失效：数字世界的潜在风险》报告指出，一场严重的太阳风暴可能导致卫星瘫痪、导航系统中断及电网不稳定，恢复时间可能长达数月。

联合国秘书长减少灾害风险特别代表卡迈勒 · 基肖尔此前公开表示：" 无论是现在还是将来，在规划、建设和维护数字基础设施时，必须充分考虑系统性风险。数字基础设施必须是具有韧性的基础设施。"

越来越 " 乱 " 的太空

给卫星通信带来致命威胁的，不仅是空天气候事件，还有人类自身制造的卫星、火箭以及衍生的太空垃圾。尤其在大型卫星星座加速部署的今天，太空中的轨道愈发拥挤，空间物体碰撞风险不断凸显。

运行在太空中的卫星都有各自的 " 行驶 " 轨道。根据轨道高度不同，主要分为两大类：一是距离地球约 36000 公里的地球静止轨道（GSO）卫星，在这条轨道上运行时相对地球静止；二是非地球静止轨道（NGSO）卫星，包括低地球轨道（LEO，300 公里至 2000 公里）和中地球轨道（MEO，2000 公里至 36000 公里）等。

资源稀缺、容量有限的地球静止轨道早已如同 " 停满车的停车场 "，十分拥挤。数月前的一次大会上，中国卫通副总经理吕静伟介绍，全球在轨的高轨卫星超过 600 颗，平均每一度轨位上就有 1.7 颗卫星，最热门的轨位上甚至聚集了 7 颗。

图源：unsplash

相比 GSO，NGSO 能容纳的卫星数量要多得多，但仍难以满足低轨星座热潮带来的巨大需求，" 僧多粥少 " 的矛盾日益突出。

" 近地轨道受宇宙射线、空间离子等因素影响，真正优质的轨频资源并不像想象中那么丰富，一般认为可容纳约 6 万颗卫星。未来随着技术进步，容量可能会扩大。" 国内一家卫星互联网企业技术总监对《IT 时报》记者表示。另有观点认为，近地轨道卫星达到 10 万颗就可能趋于饱和。

然而，无论是 6 万颗还是 10 万颗，都难以满足业界的 " 胃口 "。2024 年底至 2025 年初，多个国家向国际电信联盟（ITU）申报的星座卫星规模均超过 10 万颗，其中我国也申报了超过 20 万颗卫星的频轨资源。

使太空愈加拥挤的不只是越来越多的卫星，还有大量碎片。相关数据显示，尺寸在 10 厘米以上的在轨碎片数量已超过 1.2 万块，与当前低轨卫星数量相当，且高度集中于中低轨道——这正是载人航天、通信卫星和遥感卫星的核心作业区域。

空间环境正经历 " 碎片累积 " 与 " 大型星座爆发 " 的双重压力，空间物体间碰撞风险显著增加，对在轨航天器、航天员及地面安全均构成严重威胁。相关案例不胜枚举：2009 年 2 月，美国 " 铱星 33" 通信卫星与俄罗斯已报废的 " 宇宙— 2251" 卫星相撞，产生数千块碎片，对同轨道卫星造成长期威胁；2019 年 9 月，欧洲航天局 " 风神 " 气象卫星为避免与星链卫星相撞而紧急变轨；2021 年 7 月和 10 月，星链卫星两次接近中国空间站，迫使空间站采取紧急避碰措施；2024 年，美国国际通信卫星公司的高通量卫星 Intelsat 33e 因不明原因解体，产生大量碎片。

只有 " 应急避碰 "

而无 " 交通规则 "

太空 " 交通 " 环境日趋复杂，碰撞风险不断加大，但目前的局面仍是 " 只有应急避碰，几无交通规则 "。上述技术总监对此形象比喻道：" 这就好比在拥挤的马路上，两辆车（卫星或航天器）迎面而来、距离越来越近，当前主要靠车主（如星座运营方）自行协商——谁让一下道、做避碰操作，而缺乏有效的交通规则指引。"

空间碎片没有动力，只能依靠惯性漂浮，需要通过设计优化和规范操作来减少碎片生成，同时借助技术手段加以清除。相比之下，卫星具备机动能力，更易于管控，因此需要建立太空交通管理与协调规则，以规范卫星机动行为和星座部署行为。

图源：unsplash

为防止不同星座的卫星过于接近，最经济、安全的方式是进行轨道层隔离，相当于在两个车道之间设置护栏或隔离带。在 2025 年中国无线电大会上，有专家举例：当两个星座的轨道层均位于 1000 公里高度附近，倾角差小于 1°，各含约 50 颗卫星时，若轨道层隔离数值设为 5 公里，3 个月内星间距离小于 500 米的次数约为 20 次；若隔离数值扩大到 10 公里，同样条件下小于 500 米的次数降至 5 次左右。

换言之，在大型星座间实施轨道层隔离，能显著降低碰撞风险，但目前国际上尚无明确、细致的管理与协调规则，即缺乏 " 太空交通规则 "。

目前，只有当两颗卫星或航天器之间距离过近时，运营方才会采取 " 应急避碰 " 措施。业界通行规则是：星间距离缩小至 500 米时触发告警，由其中一方进行避碰操作。

在 " 应急避碰 " 过程中，空间态势感知（SSA）平台发挥着关键作用。平台通过雷达、望远镜等设备观测，建立空间背景目标数据库，制定碰撞预警门限阈值，预警产生后及时通报相关操作者，进行规避机动。

当前国际大型低轨星座常用的 SSA 平台包括：美国军方打造的 SpaceTrack、美国商务部为民用太空运营商建立的 Tracss、欧盟建立的太空监视与跟踪平台（EU SST）以及 SpaceX 自建平台。

" 国外几个大型星座，如 Starlink、Telesat 等，都使用了美国军方的空间态势感知平台，数据可以共享和交流，但这对我们不适用。我们是直接与国外大型星座操作者开展轨道协调工作，大部分合作方还是比较负责任的。" 上述业内专家表示，当前最大的问题是，国际范围内缺乏统一的、有公信力的数据共享平台。

构建全球统一规则和

信息共享平台

在西南多山、地面网络相对薄弱的地区，空间天气对通信链路的影响变得更加具体而直接。

国内民用卫星互联网品牌网翎公司西南区域销售总监王晖是云南人，早年从事北斗相关工作。他向《IT 时报》记者讲述了团队在西南这一特殊 " 考场 " 中的实际应用经历。

图源：pexels

在云南、贵州、四川、重庆、西藏等西部省市，一旦遭遇洪水、地震等灾害，基站和光缆极易损毁，通信瞬间瘫痪。而空间天气的影响不仅作用于高层大气，还会与地面灾害叠加，形成 " 双重打击 "。此时，卫星通信便发挥了至关重要的作用。

2025 年 6 月，贵州榕江县兴华乡境内发生洪灾，通信基础设施遭受严重冲击。王晖回忆，现场通过快速部署卫星上网机，及时将核心数据传回后方，显著提升了救援效率。随后，当地气象部门也装备了卫星上网机，既解决了气象雷达专网回传问题，又能实时回传无人机画面与气象数据，为灾后救援和研判提供了精准支撑。

但他心里清楚，太阳风等空间天气因素会直接影响卫星信号和设备的稳定性，" 即便是全球最先进的低轨星座，也无法完全免疫来自太阳的‘风暴’ "。

相比之下，全球协同建立太空交通管理与协调规则，既更具可行性，也更为紧迫。

面对大型星座的规模化部署与动态运营需求，现有国际规则体系明显滞后，多以原则性框架和宣言为主，难以解决实际问题。

以 " 应急避碰 " 为例，并不像两车相遇时 " 打一下方向盘 " 那样简单和低成本。由谁进行避碰操作，会对卫星星座运行带来很大影响：一方面，避碰机动会额外消耗燃料，缩短卫星维持正常轨道及机动控制的时间，从而降低卫星整体运行寿命；另一方面，卫星在避碰过程中需要调整位置和姿态，可能导致空地和星间链路中断，造成数据传输断链，影响网络服务的质量和可靠性。同时，星座运行和控制工作也将承受巨大的压力和负担。

概括而言，卫星运营商执行 " 应急避碰 " 操作，成本很高、代价很大。在大型星座数量不断增多、卫星日益密集的态势下，完全靠卫星运营方自行协商解决避碰的问题，难度越来越高。此时，国际组织、各国监管机构和星座系统运营商需要形成合力，推动构建适配大型星座发展的国际规则与协作机制，确保规则的实用性与约束力，从而实现空间可持续发展。

" 个人认为，国际电信联盟（ITU）需要补足轨道资源分配和协调程序规则，建立星座系统轨道数据共享平台，在原有数据平台基础上增加轨道数据共享能力，为轨道协调程序提供数据支撑。同时，引入碰撞预警信息共享能力，与各 SSA 平台交互数据，减少因非技术因素造成的信息交互障碍。" 上述业内专家表示。