2026年3月11日周三早些时候，一架现已报废的NASA航天器成为头条新闻，该航天器失控坠回地球，划过赤道太平洋。这架航天器是Van Allen Probe A——一颗重达1,323磅的科学卫星，于2012年发射，旨在研究地球的辐射带。天文学家和NASA引用的U.S. Space Force追踪数据显示，其剧烈的坠落发生在墨西哥以南、厄瓜多尔以西的海域。NASA和军方追踪人员表示，预计该飞行器的大部分将在大气层中烧毁，但少数致密部件可能会幸存；他们估计碎片伤人的统计风险约为4,200分之一。
为什么这架航天器比计划更早地失控坠落
Van Allen probes在2019年燃料耗尽后退役；任务规划者原本预计它们将在轨道上停留多年，最初预测Probe A的再入时间在2034年左右。然而，这些计算未能充分预见到高层大气中由空间天气驱动的变化速度。太阳在2024年左右达到了活跃的太阳活动极大期并持续保持活跃，加热并扩张了高层大气，增加了近地空间物体的空气动力阻力。这种额外的阻力逐渐消耗了Probe A的轨道能量，并使其比计划提前数年进入更稠密的大气层。
第二个原因是程序性的：一旦航天器耗尽推进剂，它们就无法执行受控离轨点火，而这种点火本可以将它们引导至人烟稀少的海洋区域进行计划内的低风险再入。由于没有燃料或正常工作的制导系统来执行精确离轨，飞行器只能在重力和大气阻力的作用下发生轨道衰减——这是典型的失控再入场景。工程师在设计许多卫星时，如果可能的话会采用“为销毁而设计”（design for demise）的理念，但像Probe A这样较旧的硬件是为了在严酷条件下生存以收集科学数据而建造的，不一定是为了在返回时完全解体。
机构如何预测航天器何时失控坠回地球
预测失控再入的时间和地点是一项概率性工作，各机构依靠军事和商业传感器网络来完善预测。U.S. Space Force运营着提供轨道数据的编目和追踪系统；研究型天文学家和空间追踪公司等私营企业利用这些数据源来运行再入模型。这些模型模拟物体当前的轨道、大气密度、入射太阳通量，以及飞行器的形状和质量将如何对受热和阻力做出反应。
即使拥有先进的工具，不确定性依然很大。对于Probe A，Space Force发布的预测窗口误差约为正负24小时，因为大气密度的微小变化或航天器意外的姿态改变都可能改变轨道衰减加速的时间和地点。随着物体下降和获得更精确的追踪数据，分析人员会不断更新预测。在实践中，这意味着机构可以越来越有把握地说明再入何时发生，并缩小碎片可能掉落的经度带，但他们很少（如果曾经有过的话）能预测失控事件的精确落点。
哪些碎片能在再入中幸存，以及此类事件有多危险
将这个数字放在背景中理解会有所帮助。海洋覆盖了地球表面约70%的面积，因此幸存碎片最可能的结果是落入水中。历史先例展示了典型和例外的结果：大型物体曾在未造成伤害的情况下返回（2018年中国天宫一号（Tiangong-1）空间站的失控再入未造成人员受伤报告），而更罕见的事件则导致碎片散落在陆地上——包括2024年的一起案例，据报道一小块空间硬件击穿了佛罗里达州一栋房屋的屋顶。空间追踪人员估计，地球上每周大约有一个具有显著质量的物体在某处坠落地面，但大多数都很小且掉落在无人居住的地区。
政策选择、安全措施以及日益严峻的碎片挑战
航天机构和卫星运营商采取了几种策略来降低再入硬件带来的风险。美国要求政府发射的飞行器在任务结束后25年内进行处置或离轨；任务团队被鼓励规划寿命终结策略，例如受控离轨、转移到墓地轨道，或选择“为销毁而设计”使组件不太可能幸存。在实践中，权衡是存在的：执行有意的离轨会消耗本可用于科学研究的燃料，而将物体留在墓地轨道则会增加长期的轨道拥堵。
专家认为，Van Allen Probe A事件提醒人们注意过去设计选择的局限性以及近地轨道（LEO）环境的变化。更频繁的发射、更大规模的星座以及更活跃的太阳，共同使碎片减缓成为核心政策和工程问题。The Aerospace Corporation等机构和大学的分析人士一直在推动更严格的设计标准、更好的任务后处置规划，以及对主动碎片清除技术的投资，以减少未来可能成为失控风险的大型可追踪物体的数量。
对于公众而言，眼下的安全措施主要是信息发布和监测。各机构发布再入预测和更新，以便受影响地区和国家当局有时间评估风险。对于极少数的高风险情况，当局可能会发布局部警告；对于常规情况，关键的保护在于大多数幸存碎片会掉进海洋或无人区，对任何个人的统计风险仍然极小。
过去失控再入事件的案例
最近的失控返回提供了有用的对比。2018年，中国的天宫一号（Tiangong-1）空间站在失去姿态控制后在南太平洋上空再入，引发了人们对碎片追踪所需全球协作的关注。2022年，一枚中国火箭助推器失控返回，引发了审查和外交评论。冷战时期的历史遗留物体，如苏联的Kosmos 482太空舱，说明了寿命长久的硬件如何在轨道上停留并在发射数十年后再次进入——有时由于其设计初衷是承受行星降落环境，它们在再入过程中幸存的可能性更高。这些案例强化了机构进行准确追踪和透明更新的重要性。
尽管Probe A以失控的方式返回，但Van Allen任务本身留下了积极的科学遗产。这对双子探测器从根本上增进了对辐射带的理解，揭示了瞬态结构和动力学，为如何保护卫星和未来的宇航员免受空间天气的影响提供了信息。Probe A返回时间的出人意料，凸显了那些空间天气动力学带来的操作后果：研究人员所研究的环境，同时也改变了研究该环境的硬件的命运。
来源
- NASA（Van Allen Probes任务材料和再入声明）
- U.S. Space Force（空间物体追踪和再入预测）
- Johns Hopkins Applied Physics Laboratory（Van Allen Probes开发）
- Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics（轨道追踪和评论）
- Delft University of Technology（关于Kosmos 482等遗留再入事件的背景信息）
- The Aerospace Corporation（空间碎片评估和政策分析）
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