2030年前后将坠入大气层，国际空间站归宿何处？

国际空间站是有史以来人类创建的造价最高的工程，也可以说是科学史上合作最密切的项目之一。自本世纪初以来，来自23个国家的280名宇航员先后前往国际空间站。

据《新科学家》杂志报道，国际空间站将在2030年前后燃烧殆尽并溅落太平洋。事实上，几乎每天都有人造卫星再入大气层。但是，耗资1500亿美元的国际空间站是迄今为止人类建造的规模最大、结构最复杂的卫星，其质量相当于一架满载的巨型喷气式飞机。

显然，要终结国际空间站的寿命，绝非简单易行。如何才能使这样一个重达42万公斤的庞然大物安全降落并销毁？

坠毁：唯一可行的结局

国际空间站的历史可追溯到20世纪80年代，当时美国国家航空航天局（NASA）将其命名为“自由号”，意在挑战苏联的“和平号”空间站。到了上世纪90年代初，西方与俄罗斯关系回暖，这为进一步合作开发项目奠定了基础。

国际空间站

参与空间站项目的不仅有NASA和俄罗斯航天局，还有欧洲航天局、加拿大航天局和日本宇宙航空研究开发机构。此后，尽管地面上政治局势紧张，但空间合作精神一直延续了下来。

从理论上讲，国际空间站可以继续运行，比如被助推到更高的轨道，使其无需更多推进剂就能无限期地运行下去，或将其保留为太空博物馆。但NASA2024年发布的一份白皮书指出，这两个选择都存在问题：一方面，到2030年前，空间站的大部分组件都将超出其最初的结构寿命，发生故障的风险也将越来越高；另一方面，在更高轨道高度上，空间站与太空垃圾发生碰撞的风险也更大——一次巨大的撞击可能会将国际空间站炸得粉碎，所释放出大量碎片可能使任何近地轨道在几百年里对人造天体都不再“宜居”。

还有一些航天爱好者建议，可以拆除国际空间站，将碎片运回地球，或者重新用于下一个可居住的空间站。但这种主张也属“空中楼阁”，因为这一方案可能需要的花费高达1500亿美元。

因此，空间站必须坠落。不过，空间站脱轨也有好坏两种结局。NASA第一座载人空间站“天空实验室”的结局就很糟。1979年，这个重达75吨的结构在坠落过程中俯冲向地球，有部分碎片落在了澳大利亚西部的居民区，所幸该区域无人受伤。

重达130吨的“和平号”空间站的脱轨结局要好得多。2001年，在俄罗斯航天局的妥善处置下，它坠落在一片名为“南太平洋无人区”（俗称“航天器墓地”）的水域中，多年来这里已成为250多颗卫星的最后安息之地。

脱轨：精准坠落的前提

然而，要让空间站精准击中“航天器墓地”这个靶心并不容易。在低地球轨道上，卫星相对于地面的速度为每秒7.8千米，约等于步枪子弹速度的8倍。在坠落撞击的那一刻，卫星碎片的速度可能会减慢到每秒270米，但此间卫星碎片可能会覆盖大范围的地面或海面。

NASA阿尔忒弥斯1号任务（Artemis 1）探索地面系统（Exploration Ground Systems）着陆和回收小组在美国国防部协助下，于太平洋进行回收程序演练。

为了缩短碎片轨迹并控制卫星的撞击区，就需要让碎片尽可能笔直并迅速地降落。这就需要故意扰乱卫星的轨道，使卫星在某一时刻的运行方向从环绕地球变为穿过地球。“和平号”坠落时，一艘名为“进步号”的俄罗斯对接货运飞船通过三次引擎点火，成功完成了这一操作。

然而，国际空间站的惯性是“和平号”的三倍多。为了实现脱轨，国际空间站可与三架“进步号”航天器对接。但为了节省足够的推进剂，飞行控制人员需要在空间站降落的前三分之一时间里依靠大气阻力，然后再发动引擎。但由于大气层的情况并不能完全精准预测，这有可能导致航天器失控翻滚并提前解体。

发动引擎可以使航天器稳定下来，但这会占用脱轨操作所需的推动力。而且，等到引擎发动时，国际空间站已经降至“不归点”以下，即无法重新助推回原来的轨道并再试一次。如果此时出现任何问题，比如系统故障或者撞上太空碎片，那么空间站可能会偏离轨道，而任何人对此都无能为力。一旦最糟糕情况发生，预计可能会有40到100吨的碎片飞向地面，对人类的生命和财产造成威胁。

未来：NASA已不再领跑

国际空间站似乎已经走在一条“不归路”上。空间站的最后一批乘员可能将在未来几年，即轨道自然衰变的第一阶段升空。2030年左右，航天器将与空间站对接，为它敲响丧钟。

届时，短短几小时内，空间站的高度将下降到120千米。此时，快速增厚的大气层将形成一股逆风，足以撕裂空间站的太阳能电池板。再下降20千米，核心模组将破裂，在足以熔化钛的高温下划过天空。对于地球上的观测者，这一壮观场面就像一簇导弹飞过天空。随着模组一个接着一个解体，“导弹”的数量也会逐渐减少。

最终，没有烧光的残骸（在理想情况下）将像一阵滚烫的碎片雨划破遥远的太平洋洋面，最后沉入海底。如同俄罗斯官方在通报“和平号”脱轨时所说的那样，国际空间站以及它所代表的一切都将“不复存在”。

加拿大航天局派驻NASA得克萨斯州休斯顿约翰逊航天中心的主要联络人蒂姆·布雷斯怀特认为，空间站的“基因”将被保留下来，“到21世纪30年代，人们会想到建造月球基地，他们将站在我们的肩膀上”。

或许有人会问，未来的太空探索领跑者将会是谁？美国华盛顿特区史密森学会国家航空和航天博物馆馆长凯思琳·刘易斯表示，随着中国、印度和日本等国相继开展太空计划，NASA也已不再是昔日的全球领跑者。

2024年10月14日，一枚载有NASA“欧罗巴快船”（Europa Clipper）木卫二探测器的SpaceX“猎鹰重型”运载火箭在美国肯尼迪航天中心成功发射升空。

事实上，下一个领跑者可能是像太空探索技术公司（SpaceX）这样的私营公司。2024年6月，SpaceX竞标获得NASA发布的空间站脱轨专用航天器项目，合同价值8.43亿美元。此外，美国公司“公理航天”希望将自己的模组安装到国际空间站上，并在脱轨前将其分离，这样它们就可以成为在宇宙中自由运行的“旅店”。不过，很多人对其商业可行性表示怀疑。