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中國實踐21號抓捕廢棄衛星 但美衛星公司發現軌跡不正常

根據太空監測公司的數據和跟踪資料,中國新型衛星「實踐 21 號」自 2021 年 10 月發射以來,一直在跟地球靜止軌道帶(geostationary orbit belt,也稱地球赤道同步軌道,是監測天氣、通訊和監視的珍貴軌道帶)內和周圍的其他物體進行複雜的交會鄰近操作(Rendezvous and Proximity Operations, RPO)。不過,實踐 21 號衛星近日靠近已報廢的北斗二號衛星(COMPASS G2),並將其抓捕後拖到專門放置廢棄衛星和太空垃圾的廢棄軌道(Disposal Orbit,也稱死亡軌道,Graveyard orbit)。此舉引起美軍擔憂自家衛星安全。

12 月下旬,實踐 21 號衛星接近已報廢的北斗二號衛星。而根據太空追蹤機構「商業太空運作中心」(COMSPOC)的影片顯示,1 月 22 日實踐 21 號衛星突然離開原本軌道,並前往同步軌道靠近北斗二號衛星,把北斗二號衛星拖到地球靜止軌道帶以外的廢棄軌道,1 月 26 日實踐 21 號跟北斗二號脫離,把這顆已報廢的衛星留在廢棄軌道上。根據美國太空部隊第 18 太空控制中隊的跟踪數據,實踐 21 號衛星已重新返回地球靜止軌道帶。中國北斗二號衛星在 2009 年發射後在軌道上運轉失敗,自 2010 年以來就一直在漂移,並且可能在某個時候碎掉。

2022年1月19~26日中國實踐 21 號衛星和損壞的北斗導航衛星移動軌道調查

中國將實踐 21 號衛星視為太空垃圾抓捕衛星。儘管如此,在成功發射後,其開發商中國航天科技集團八院並未公佈該衛星的細節及計劃目標,其機密性質意味著它可能至少有一些軍事任務。然而,此次任務是的一個月前上海航天技術研究院在航空展上展示衛星手臂,此種手臂可以用於連接抓捕其他衛星。而根據商業太空運作中心的追蹤,在實踐 21 號衛星瞄準北斗衛星之前,就已經被用於早期交會鄰近操作和檢查測試了。美國太空部隊第 18 太空控制中隊 11 月曾報告過實踐 21 號曾放出過一顆子衛星(也可能是推進器),並在周邊移動,這意味著中國可能藉此在測試如何騙過太空監控網絡的追蹤。

太空科技競逐:OSAM「衛星軌道服務、組裝與製造」技術

此外,實踐 21 號衛星也具備美軍正在開發的「衛星軌道服務、組裝與製造」(On-Orbit Servicing, Assembly, and Manufacturing,以下稱 OSAM)衛星技術。根據航空大學中國航天研究院 2021 年 12 月 13 日的研究證實,中國的國家目標是發展 OSAM 能力。撰寫中國 OSAM 能力調查報告的 Kristin Burke 說:「對中國公開的 OSAM 目標和活動的調查有助於將實踐 21 號定位為衛星,以進一步測試太空碎片捕捉技術。減少軌道碎片的方法有多種形式,例如透過加速或移走(碎片),而這最終可以有益於一系列單位,包括中國軍方、政府和新興商業參與者,並保持能跟上全球 OSAM 任務(水準)。」

在美國方面,2020 年 11 月川普執政時期在太空總署的主導下開啟了國家 OSAM 計劃,此後美國國防部一直在推動多項相關技術開發計劃。特別是,空軍研究實驗室正在跟諾斯洛普格拉曼公司(Northrop Grumman)的子公司 SpaceLogistics 密切合作建立 OSAM 能力。SpaceLogistics 於 2021 年 4 月成功地將一衛星跟另一顆 Intelsat 的通訊衛星對接,以提供額外的動力來保持該通訊衛星的正常運行。

實踐21號衛星的「不正常」軌跡

然而,哈佛天文物理學家麥道威(Jonathan McDowell)表示,如果實踐 21 號的目標是在所謂的在廢棄軌道上處理已失效的北斗衛星,那麼實踐 21 號衛星目前的軌道是不尋常的。因為這顆中國衛星的軌道是高度橢圓形的,軌道半徑從 36,076 公里到 38,886 公里不等,而廢棄軌道在地球靜止軌道帶在往外 300 公里處,因此廢棄軌道在形成時會接近地球靜止軌道帶的對稱圓形軌道,跟實踐 21 號的軌道形狀不一樣。

戰略暨國際研究中心(CSIS)軍事太空計畫專家哈里森(Todd Harrison)則認為實踐 21 號衛星近期的活動範圍所引發的問題多於答案。哈里森說:「我們可以肯定的是,我們可以透過它在太空中的行動觀察到些什麼,其背後的意圖以及中國計劃用這項技術做什麼則是一個更主觀的評估,中國衛星顯然能夠進行近距離操作、對接和機動,就像諾斯洛普格拉曼公司的「延命衛星」(Mission Extension Vehicles, MEV)一樣。除此之外,我們將不得不拭目以待,看看他們將如何繼續使用這顆衛星以及之後的其他衛星。」

雖然用碎片清理和太空維修以延長衛星壽命正在付諸實現,但同樣的活動也可用於軍事手段來禁用或以其他方式干擾衛星。世界安全基金會(SWF)計畫制訂主任魏登(Brian Weeden)說:「我確實喜歡這樣一個先例的想法,即各國感到有義務拖走他們死去的衛星,並從活躍的地球靜止軌道帶(把廢棄衛星)拖到上層(的廢棄軌道)。我只是希望中國能以更高的透明度進行這項任務。」

中國實踐21號衛星先前升空時畫面

不過,魏登指出,中國在回應聯合國大會關於太空威脅的第 75/36 號決議時,將 MEV-1 與兩個明確的軍事系統 X-37B 和 CCS 混為一談。魏登說:「故意將所有這些任務混合在一起是沒有幫助的,特別是如果中國自己也想進行類似的碎片清除和衛星維修活動,並且(藉此)不讓(國際)立即將其判斷為可疑活動。」

商業太空運作中心也指出,1 月美國衛星 USA 270 在運行期間向東漂移到地球靜止軌道帶下方,靠近了兩顆新的中國技術測試衛星「實驗 12 號 01 星」和「試驗 12 號 02 星」。隨著 USA 270 衛星靠近並在這兩顆中國衛星附近進行移動,中國衛星兩天內也開始移動,中國顯然一直在監視靠近它的衛星,他們已經知悉美國採取了哪些可能影響其衛星的方式。

商業太空運作中心的古柏(Jim Cooper)說:「有看到這兩顆(中國)衛星同步離開該地區以遠離那顆美國衛星,我們(指中國)在這裡展示的是反太空技術,並表明已擁有精緻、及時和反應迅速的太空狀況感知(space situational awareness, SSA) 來了解正在發生的事件。」

參考來源:
2022/01/26 Breaking Defense China’s SJ-21 ‘tugs’ dead satellite out of GEO belt: Trackers
2022/01/27 Space News China’s Shijian-21 towed dead satellite to a high graveyard orbit