Question

全世界发射了那么多卫星，难道在宇宙中不会相互碰撞到吗？为什么？

Answer 1

全世界发射了那么多卫星，难道在宇宙中不会相互碰撞到吗？

从理论上来看，人造卫星的轨道都是事先规划好的，它们在各自的轨道上运行永远都不会相撞！但事实上却会因为失控或者轨道衰减脱离原来的轨道，而此时卫星早已废弃，无法再调整其轨道，久而久之，整个体系运行的不确定性因素就会加大，最终导致两颗卫星的撞车事件！

2009年2月10日发生的美俄卫星撞车事件，俄方是一颗早已废弃的军用通信卫星“宇宙2251”，另一颗是美国铱星公司的“铱星33”，相撞地点是西伯利亚上空的近地轨道，撞击产生了大约12000块太空碎片，据俄罗斯航天专家评估，这些碎片可能会影响前苏联早期一颗携带了核反应堆的废弃卫星，可能会导致更严重的后果！

卫星的轨道分类
了解卫星为什么会相撞以前，我们先来了解下卫星的几种轨道，如果按轨道高度来分，那么有近地轨道（小于1000千米），中高地球轨道（1000-20000千米），以及高轨道（大于20000千米），从理论上来看轨道越高，卫星密度越低，相撞可能性也越低，因此我们把轨道介绍放在近地轨道！

近地轨道：简称是LEO，一般火箭的LEO轨道运载能力是一个非常重要的参考指标，而这个轨道距离地面比较近，因此大多数对地观测卫星、测地卫星、空间站以及一些新的通信卫星系统都会采用近地轨道，比如ISS国际空间站和天宫空间站，还有X-37，以及大量的间谍卫星等，都会在这个轨道游荡！

当然空间站高度还必须考虑补给和范艾伦辐射带的威胁，一般最经济的轨道就是400千米左右，上图中ISS就会穿过一个南北向卫星轨道带，其实因为近地轨道的任务不一样，轨道交叉是非常正常的事情，比如地球资源卫星，需要在环绕地球的过程中一次次对地表拍摄，因此穿过极地的轨道无疑是最合适的！而相空间站这种需要大量补给的航天器，就必须考虑每次补给飞船靠泊时的成本，因此与地球自转方向带一些倾角的就成了必然选择（可以利用自转速度降低燃料消耗）。

不同的任务不同的轨道，即使相同的轨道高度也不同，设计上大家都相安无事，但再完美的系统都会有出错的时候，况且还是卫星这种有大量不确定因素存在的航天器。
卫星为什么会相撞
前文说了美俄卫星相撞，俄罗斯的“宇宙2251”是一颗废弃卫星，而美国的“铱星33”是一颗在轨正常工作的卫星，按理废弃卫星轨道检测到会与在轨卫星相撞时，那么可以调节在轨卫星的轨道，让其抬升轨道避免相撞，但不知因何原因，“相关部门”失职了，或者说根本就没事先检测到这一动态，也许“宇宙2251”受到太阳风活动影响最近才大幅改变轨道。

另一个因素则是人为的在轨实验，比如中美反卫星试验，一般1000千米轨道以下的废弃卫星作为目标的成本相对较低，因此人工控制撞击目标摧毁卫星，这些也是一个可能。

另外废弃的卫星相撞产生更多的碎片造成更大规模的相撞事件，《地心引力》就表述了这样一个故事，美国航天飞机在低轨道工作时，接到休斯顿告警，在地球的另一端轨道上两颗卫星相撞导致了更大规模的灾难，使得紧急预警无法及时撤退，直接摧毁了航天飞机，只剩下男主和女主逃过劫难，开启了漫漫太空的回归之路！
关于太空垃圾与清理
各位可不要以为卫星轨道上就只有卫星，还有大量比如“摆渡飞船”，比如将卫星送上轨道的俄罗斯“微风级”，或者我们叫做“上面级”，或者早期的三级火箭等，都可以在轨道上留存很久，这些物体由于体积比较大，没有燃料维持轨道，因此它们轨道维持能力极差，这有一个好处，即很快就会掉落大气层烧毁，但由于轨道变化大，甚至可能还在翻滚，因此对它们的准确轨迹确定是比较困难的。

早期都对此不作处理，任其游荡，在现代火箭发射中，基本都会对留轨物体做轨道无害化处理，即控制其早日坠毁，但这已经是2000年以后的事情，从1957年开始到2000年初，人类不知道送了多少个物体上太空，而绝大多数都留存在近地轨道。

另外一个就是人为产生的垃圾，上文说明了反卫星试验，这是其中一种，另一种则是宇航员在工作时不慎遗失工具，还有更恶劣的是国际空间站美国宇航员在几年前将太空垃圾直接丢弃，这种行为将严重影响航天器的安全。

英国一些航天专家提出一个捕获轨道碎片的方法，向目标发射一个网罩增加其阻力，使其加速坠落大气层的计划，或者也有使用激光加热使其改轨道下降等，但无论哪个都不可能在一时半会达到彻底清理近地轨道目的的，因为碎片实在是太多了，清理的成本将会超过以往将其送上太空的成本，因为当年送上来的是一颗，现在有可能是N颗。

2009年2月10日，美国的一颗铱星卫星和俄罗斯的一颗废弃卫星在太空发生碰撞，这是 历史 上的首次人造卫星相撞事件。

人造卫星在太空中飞行时由万有引力提供向心力，由计算可以知道，同一轨道上向同一方向运行的卫星具有相同的线速度，不必担心同一轨道上的卫星会发生碰撞。2009年美俄卫星两颗卫星之所以相撞，是因为它们在不同的轨道上，并且轨道有交叉，碰撞恰好发生在两颗卫星都运行到交叉点上。这样的碰撞概率还是比较小的。

随着各国发射的卫星越来越多，卫星发生碰撞的概率会相应的提升。尤其是低轨道上的废弃卫星，其轨道高度会逐渐降低且无法人为干预，这样的卫星就是一块巨大的太空垃圾，很可能威胁到其他卫星或飞船的正常飞行。像印度经常一次将几十个小卫星送上太空，这些小卫星很多运行了几天就成了太空垃圾，而且由于其个头小难以追踪，印度的这种行为让很多国家大为恼火。

卫星碰撞这种事情尽管发生的概率比较低，不过一旦发生了一次碰撞就会产生大量的太空垃圾，其他卫星受到的威胁会陡增。

为了应对这一情况，一些国家成立了专门的太空垃圾监测机构，中国的国家天文台就有专门监测太空垃圾的国家航天局空间碎片监测与应用中心。另外，各国卫星的发射也需要严格的审批，需要向国际电信联盟求得批准。胡乱发射卫星会引起公愤的。

当然不会碰撞，之所以有这样的疑虑可能是题主看多了太空垃圾的示意图了。

这这张图中，卫星的密度很大，给人的感觉就是马上要撞在一起了。

其实这样的图是夸大了事实。因为纸面上的地球就那么小，如果按照真实比例描述卫星，那么卫星连一个像素点都算不上。

其实我们思维模式中有个错误总是认为宇宙空间充满着密密麻麻的天体。其实宇宙是极其空旷的。

卫星高度基本在两万公里上，所以卫星高度上的空间比地球大了好几个数量级。卫星在太空中的位置大小就相当把一条船放在海洋上。

除非卫星有意受控碰撞，要不然意外碰撞在一起的概率几乎忽略不计。

其实我们还经常误解一件事。那就是地球基本上绕太阳是圆形轨道。

地理书上为了凸现近日点和远日点刻意把地球轨道画成很明显的椭圆形，如果按照真实比例，那么课本书上看到的地球绕日轨道就基本是个圆。

其实地球近日点为1.471亿公里，远日点为1.52亿公里。近日点与远日点相差500万公里。相对于1.5亿公里才有500万公里的差值。就相当近日点为30米，而远日点为29米。