蘇沐七
各國發射了那麼多衛星，發射數量有沒有飽和點？會相撞嗎？
人造衛星是人們為了通訊、氣象監測、導航、偵察、測繪、農業、環保等各種不同的需求，通過火箭發射到地球不同的軌道，實現圍繞地球運行的人造裝備。在人們的印象中，地球上空的宇宙空間非常遼闊，應該會容納非常多的衛星體，那麼有沒有一個承受最大數量的飽和點呢？答案是肯定的，因為可以圍繞地球運行的外圍有效軌道畢竟是有高度區間限制的。
衛星軌道
在發射衛星之前，必須要根據不同的用途，來確定衛星圍繞地球運行的軌道，不同的運行軌道距離地球的高度也就會有一定的差異。國際上，通常依據距離地球不同高度區間的軌道範圍，將衛星軌道劃分為低軌、中軌和高軌3個大的區域。
當然，低軌也不是越低越好，因為根據萬有引力公式和向心力公式：
萬有引力公式：F引 = GMm/ (r*r)
向心力公式：F向 = mv*v / r
我們可以計算出衛星圍繞地球能夠做勻速圓周運動，所需要的最小速度：
v= ( GM/r )^(1/2)
r為距離地心的距離，可以看出，距離地面越近，則所需要的沿著軌道切線方向的最小速度就越大，而通過火箭給這個衛星的初始速度就越大，所需能量就越高，達不到這個速度衛星就會墜落回地面。同時，在距離地面100公里以下時，地球的大氣層密度還是很大，雖然只為海平面上空空氣密度的一百萬分之一，但是對於衛星來說，在這個高度以下，衛星運行過程中表面與空氣分子的摩擦依然較大。因此，在1960年第53屆巴塞羅那國際航空聯合大會上決定，將地表以上100公里以上的空間確定為航天空間，就是為了確保航天器最大限度地減少與空氣之間摩擦帶來的損耗或者損毀幾率。
按照國際慣例，將120公里以上、2000公里以下的空間確定為低軌道區域；將2000公里以上、20000公里以下的空間確定為中軌道區域；將20000公里以上的軌道確定為高軌道區域。當然也不是越高越好，因為距離地面距離過高，當超過3.6萬公里之後，由於運動速度會低於地球的自轉速度，而且難以成像，應用意義就不大了。處於不同高度軌道的衛星，其主要用途存在著一定的差異：
低軌道衛星，分辨率較高，主要用以偵察，但是壽命較短；
中軌道衛星，分辨率中等，主要用於地球資源測量，壽命介於低軌衛星和高軌衛星之間；
高軌道衛星，分辨率較低，但覆蓋區域很廣，壽命也長，主要是地球同步衛星，開展同一區域連續性監測。
衛星的發射
由於不同高度的衛星，在發射過程中所需的時間有長有短，而且需要克服的地心引力所做功的大小也會不一樣，因此對於三種高度的軌道衛星，在將它們送入預定軌道時，必須採用不同的能源供給方式。
對於低軌衛星來說，發射過程相對簡單，一般只需要一級火箭就可以實現，當關閉一級火箭發動機時，足以能夠提供衛星圍繞地球運行的軌道切向線速度。
![]()
對於中軌衛星來說，所需要的能量供給比低軌衛星要多，因此從發動機加速的時間選擇和節約能源的角度出發，則較多地採取前期發動機主動提供推力、發動機關閉依靠慣性滑行、然後在一定的時間節點上再次發動機點火加速3個階段，一般通過二級火箭進行發射。
對於高軌衛星來說，所需要的能量供給更大，其前期發射階段和中軌衛星一樣，通過一、二級火箭發機動主動提供推力、慣性滑行和再次點火加速3個階段，將衛星送入轉移軌道。此後，通過精密計算調整衛星的飛行姿態和軌道參數，當衛星在預定點火圈運行到遠地點時，三級火箭點火再次對衛星進行加速，同時改變運行方向，進入地球同步軌道。
![]()
衛星的飽和點
衛星在運行過程中，由於引力波動、高能粒子衝擊以及其它一些因素的影響，其實際運行軌道與設計軌道之間不可避免地會產生一些細微的偏差，而且距離地球越遠、運行時間越長，這種偏差就會逐漸放大，而且衛星的調整一般都帶有一定的滯後性，因此國際上對於地球同步衛星的要求，需要衛星與衛星之間的距離一般要大於1000公里，漂移範圍要在±0.1°之間。因此，國際上對於同步衛星的最大飽和點的設定在1800顆，目前全世界已經發射了同步衛星300多顆。
而從全部高度的軌道衛星來看，距離地面越近的軌道，所能容納的衛星數量越少，如果以1000公里為分隔線，那麼地球所以航天空間所能容納的人造衛星數據應該在4萬左右，目前全球共向太空發射人造衛星近7000顆，仍在太空中的有3600多顆，與上限還有較大的差距。但是4萬這個數值僅是理論計算出來的結果，而實際上由於衛星運行軌道偏離可能具有一定的突發性，以及由於衛星發射帶來太空垃圾的影響，實際上應該達不到這個數量。
在已經發射的近7000顆人造衛星之中，目前已經失效的就有5000多個（包括已經完成使命墜入地球和尚未墜入地球的），僅有1000多顆仍在運行，而留在太空中不再運行的衛星就有2000多顆，這些都已經成為“太空垃圾”，對新發射衛星以及已經發射衛星的運行帶來巨大隱患。在2009年，美國一顆商用通信衛星與俄羅斯一顆已報廢的通訊衛星就在空中發生了碰撞，隨著人類發射衛星數量的增多，這種因不可控因素帶來的衛星相撞事件估計還會上演。
總結一下
衛星圍繞著地球運行，即需要穩定的軌道線速度，也需要根據不同的用途所匹配的軌道高度。在確保可用性、精準性和安全性的前提下，衛星之間必須要保持必要的安全距離和漂移角度，所以地球上空人造衛星的數量肯定存在著飽和點，初步估算這個數量在4萬顆左右。而在不可控因素以及眾多太空垃圾的影響下，隨著人類發射衛星數量的增多，衛星相撞的現象的幾率會越來越高，這也成為世界各國航空航天事業發展中必要要面對和儘量解決的重大問題。
優美生態環境保衛者
目前來看發射的衛星數量遠沒有達到飽和點，人類從上世紀50年代開始發射衛星，到當前只發生了一次衛星相撞事件，但相撞的原因也不是因為太空衛星飽和，更不是因為軌道擁擠。
或許我們在瀏覽地球周邊太空垃圾的圖片時，會發現環繞著地球四周的衛星、碎片密密麻麻數以萬計，在如此擁擠的軌道上很容易就發生碰撞。其實這類圖片是經過比例放大處理的，將地球縮小再將衛星放大，如果按照實際的比例來計算，地球要比衛星大N多倍，圖片上的衛星肉眼根本無法呈現，就像我們人體與細菌的比例。
世界各國在發射衛星時，基本都會進行登記，且會進行相應的軌道計算，在各自固定的軌道上運行，各走各的路基本不會發生碰撞，除非軌道計算錯誤，就像當年
美國與俄羅斯衛星相撞，就是因為美國的衛星軌道計算錯誤而導致的，不過這種實在是小概率事件。
外太空衛星軌道並不是固定的一個平面，而是360度無死角都可以運行，寬度無限，高度層無限，與地球的平面道路是完全不同的。當然也不排除未來衛星越來越多，產生碰撞的可能性，因為某些保密軍用衛星可能並不公開軌道，一旦發生碰撞，危害的不僅是自身，產生的碎片也會波及周邊衛星 。
地理有意思
早前，俄羅斯的一顆衛星就和美國的衛星相撞了，所以，地球外太空衛星數量越來越趨向飽。而且空間比我們計算的更少，這是由於入衛星等航天器爆炸，碰撞解體產生的碎片數量極多，佔用的空間很大，小小的一個碎片也會對同軌道或交叉軌道上的衛星產生致命的傷害。
現在科技還沒有好辦法清理地球周圍的太空垃圾，這使以後發生衛星等航天器的發射和在軌運行的風險係數越來越大。特別是對太空行走，修理太空飛船的宇航員來說，危險更大。
最後說點個人想法，人類科技發展，從汙染地表，地下，到地球太空中去了。我不知道科技的終極目標是什麼。
