7 家太空可持续发展初创企业的技术简报

目前轨道上的太空垃圾约有 8,000 公吨，其中包括近一百万块碎片，这些碎片可能对卫星、太空任务、商业太空服务和人类生命造成致命威胁。随着 SpaceX、亚马逊和 OneWeb 等公司发射巨型卫星，未来几年这一数字将继续增加。

现在，想象一下未来的一种场景，卫星和轨道碎片的数量如此之多以至于会发生碰撞，每次碰撞都会产生越来越多的太空碎片，进而引发连锁碰撞。这就是凯斯勒综合症的发生，这一术语的灵感来自 1978 年《地球物理研究杂志》上的一篇论文“人造卫星的碰撞频率：碎片带的形成” 。这篇论文由前 NASA 科学家唐纳德·凯斯勒撰写，他设计了方程式来模拟已知物体在轨道上的分布，预测它们随着时间的推移相撞并产生轨道碎片的可能性。一些太空专家认为，凯斯勒综合症成为现实只是时间问题，而不是是否会发生。

因此，近年来，空间垃圾的扩散以及相关的空间安全和可持续性问题引起了全球的重新关注，从而促使各国政府、工业界和学术界加大了减少空间垃圾和清除空间垃圾的力度。

美国参议院于 2023 年 10 月通过了《轨道可持续性法案》（ORBITS）。该法案旨在建立一个示范项目，以解决地球轨道上越来越多的碎片问题。它指示 NASA 资助碎片清除计划，并使该机构能够与商业公司合作，开发和部署对于应对轨道碎片带来的挑战至关重要的工程技术。

该法案责成商务部太空商业办公室、美国国家航空航天局、国家空间委员会和联邦通信委员会优先处理风险最大的碎片，示范清除碎片的方法以激励清除技术，启动多机构对现有碎片标准的更新，并鼓励制定协调太空交通的做法以避免碰撞。

根据 ResearchAndMarkets 的《2024 年太空垃圾清除全球市场报告》，预计未来几年太空垃圾清除市场将呈指数级增长。到 2028 年，该市场规模将增长至 4 亿美元，复合年增长率 (CAGR) 为 40.8%。

根据报告，预测期内的预期增长可归因于卫星部署的增加、对太空可持续性必要性的认识的不断提高、卫星巨型星座的扩散、卫星发射次数的增加以及太空探索计划的扩大。

对太空可持续性的重新关注也导致了几家新的太空初创公司的出现，它们正在突破思维局限，寻找解决太空垃圾问题的新技术解决方案。让我们来看看七家这样的初创公司。

1.ASTROSCALE

成立年份：2013年

地点：日本东京

首席执行官： 冈田 伸夫

日本初创公司 Astroscale 是一家公共轨道碎片清除公司，致力于开发卫星报废和主动碎片清除服务，以减轻太空中日益增加且危险的碎片堆积。该公司提供各种创新且可扩展的在轨服务解决方案，包括寿命延长、现场空间态势感知、报废和主动碎片清除。Astroscale 的航天器已被选为日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA)、美国太空军、欧洲航天局、英国航天局和 Eutelsat OneWeb 的开创性任务。2024 年 12 月，其商业碎片检查演示卫星 Astroscale-Japan 主动碎片清除 (ADRAS-J) 成功接近一块大型太空碎片（火箭上面级），距离约为 15 米。这是商业公司通过会合和近距离操作 (RPO) 实现的与太空碎片的最接近距离。虽然 ADRAS-J 未能达到预定的最终距离，但该任务在模拟捕获操作中证明了其安全措施的稳健性。

2. 清除空间

成立年份：2018 年

地点：瑞士洛桑

首席执行官：Luc Piguet

ClearSpace 是 EPFL 的子公司，它通过使用一组传感器、雷达技术和望远镜跟踪故障卫星来提供碎片清理服务。过去，废弃和受损的轨道卫星都是通过宇航员领导的航天飞机任务手动捕获和修复的。ClearSpace 目前正在开发一种技术来自动处理太空碎片。其目标是捕获卫星，将其从轨道上移除，或为其加油以延长其寿命。这家瑞士初创公司被欧洲航天局指定领导 ClearSpace-1，这是第一个在 2025 年前从轨道上清除碎片的任务。该任务的目标是将 PROBA-1 卫星从轨道上移除。ClearSpace-1 飞行器将采用具有完全自主能力的四臂捕获系统，该系统将捕获这颗 20 年历史的太空老将卫星并对其进行近地点降低机动。然后它将执行脱轨机动，使这对卫星进入毁灭性轨道。任务结束时，这对卫星将在地球大气层中燃烧殆尽。此次任务将演示报废卫星的会合、捕获和脱离轨道的技术，并建立一条太空垃圾修复途径。

3. 北极星地球与太空

成立年份：2015年

地点：加拿大魁北克省蒙特利尔

首席执行官：斯图尔特·贝恩

NorthStar 是一项商业服务，用于从太空监测近地轨道，以及处理和提供精确信息以帮助追踪卫星和轨道碎片的位置。凭借其空间态势感知 (SSA) 能力，这家初创公司旨在提供及时和精确的空间交通数据、防撞和导航服务，专为新太空经济而设计，以确保未来太空的安全和可持续。2024 年 1 月，该公司从新西兰马希亚的火箭实验室发射中心成功发射了其首批四颗 SSA 卫星 NorthStar-1。凭借从太空对近地环境的无遮挡视野，NorthStar 的“始终在线”星座将能够持续监测 LEO、MEO 和 GEO 轨道上的驻留空间物体 (RSO)。这将提供更全面、更频繁和更精确的观测，以提高轨迹模型的准确性。始终在线的系统和分布式网络还具有可扩展性，可以包含几乎所有类型的传感器（例如，地基或天基、光学或雷达），以通过来自第三方数据源的数据融合来增强其专用的空间操作。

4.LEOLABS

成立年份：2016年

地点：加利福尼亚州门洛帕克

首席执行官：Daniel Ceperley

LeoLabs 提供关键的测绘和空间态势感知服务，以帮助确保低地球轨道 (LEO) 的安全和可持续运营。它已经建立了一个全球雷达网络来跟踪低地球轨道上的航天器和碎片。该网络包括形状像滑雪板半管的 S 波段雷达和德克萨斯州和阿拉斯加的扁平超高频雷达。其覆盖全球的地面相控阵雷达网络跟踪着数千颗运行中的卫星、报废卫星、废弃的火箭体和地球轨道上的碎片。通过其垂直整合的空间运营堆栈 LeoLabs Vertex™，这家初创公司正在改变卫星运营商、商业企业和联邦机构在低地球轨道上发射和跟踪任务的方式。LeoLabs 的跟踪系统可以检测到小至 2 厘米的碎片，而传统检测系统跟踪的物体要大得多，为 10 厘米。去年，这家初创公司获得了美国空军小企业合同，以开发新一代太空雷达，能够更好地跟踪极低地球轨道 (VLEO) 上的物体。

5.卡尔莫里斯公司

成立年份：2019 年

地点：密歇根州马凯特

首席执行官：Troy M. Morris

北密歇根大学的校友兼朋友亚当·卡尔和兄弟奥斯汀·莫里斯和特洛伊·莫里斯一毕业就成立了 Kall Morris Inc.。该公司提供报废服务、轨道变更机动和主动清除碎片服务。其首架原型机于 2024 年 11 月抵达国际空间站进行测试。他们的 REACCH 捕获末端执行器采用壁虎启发的粘合技术，可以固定和选择性释放几乎任何形状、大小或表面状况的太空物体，而不会造成损坏。通过这次任务，KMI 推进了其开发全尺寸碎片清除航天器 Laelaps 的目标。通过在国际空间站上的这次演示，KMI 旨在展示 RE-ACCH 在轨道可持续性方面的作用，其应用涵盖卫星重新定位、空间资产维护和未来的碎片清除任务。此次发射反映了 KMI 更广泛的主动碎片清除 (ADR) 和重新定位即服务 (RAAS) 方法，利用独家技术为民用、商业和国家航天机构提供可靠的碎片管理解决方案。

6. 神经空间

成立年份：2020 年

地点：葡萄牙科英布拉

首席执行官：Chiara Manfletti

Neuraspace 成立的目标是利用人工智能对抗太空垃圾。该公司正在努力通过使用人工智能和机器学习模型来预测和计算卫星之间或卫星与现有太空垃圾之间发生碰撞的概率，以防止更多太空垃圾的积累。该公司的 SaaS 平台促进了卫星运营商之间的协调，而其数据即服务产品则提供了全面的太空态势感知。与需要人类专家来确定近距离接触的临界性的现有解决方案不同，他们的产品提供了个性化的虚拟助手，使用户能够管理资产并应对碎片和轨道上越来越多的卫星的挑战。2024 年 9 月，Neuraspace 在葡萄牙贝雅安装了第一台光学望远镜，扩大了北半球的卫星跟踪覆盖范围，随后于 2024 年 11 月在智利安装了第二台望远镜，能够在低地球轨道 (LEO) 上探测到小至 10 厘米的物体，在中地球轨道 (MEO) 和地球同步轨道 (GEO) 上探测到小至 2 米的物体。这些望远镜能够精确跟踪速度较慢且更亮的目标，并灵活地捕获高频数据，在几秒到几分钟内产生轨迹。

7. 突昂空间

成立年份：2020 年

地点：加利福尼亚州尔湾

首席执行官：Ryan Westerdahl

Turion Space 正在建造用于在太空中移动物体和拍摄太空物体的航天器。它专注于开发确保太空可持续未来所需的双重用途技术。这家初创公司旨在建立强大的基础，销售太空领域感知图像数据，同时将其技术推进到可负担的轨道碎片清除解决方案。创始团队来自 SpaceX，在 2021 年夏天通过 Y-combinator 加速器并筹集资金后，于 2023 年初启动了其首个演示任务 Droid-1。这家总部位于加州的初创公司已从美国太空部队的技术部门 SpaceWERX 获得了一份价值 190 万美元的合同，用于开发自主航天器对接和机动系统。该公司计划最早在 2026 年进行演示，展示一艘 Droid 母舰，该母舰搭载了根据 SpaceWERX 合同开发的捕获装置“微型 Droid”卫星。微型 Droid 部分由 NASA 资助，将使用抓钩捕获碎片物体。