地球軌道快變垃圾場？ESA 最新指數揭露驚人太空污染危機

地球軌道的壅塞與污染問題正迅速惡化。我們需要一種方法來量化人類活動對未來軌道環境的影響。為此歐洲太空總署（ESA）在其年度《太空環境報告》中新增了一項關鍵指標：太空環境健康指數（Space Environment Health Index），以單一數值呈現地球太空環境隨時間變化的狀態。

▲ 環繞地球的太空垃圾。這是來自歐洲太空總署（ESA）短紀錄片（Space Debris: Is it a Crisis?）的畫面。畫面中以顏色呈現截至2024年8月，在地球軌道上運行的各種尺寸的太空碎片與活動衛星的分布模型。每一個碎片都可能對其他衛星造成損害，並引發「碰撞連鎖反應（Kessler effect）」，最終導致部分地球軌道可能永久無法再使用。（Source：ESA）

太空環境健康指數

就像氣候學家以全球平均氣溫做為暖化程度的指標一樣，太空也需要一個明確可量化的標準，來評估任務與衛星對軌道永續性的影響。太空環境健康指數正是這樣的指標，它以一個分數表示軌道環境的「健康」或「壓力」狀態，並預測在200年內的長期結果。這項指數也支援全球太空永續行動，例如ESA 的零碎片（Zero Debris）計畫，目標是在2030年前讓所有ESA任務不再產生新的太空碎片。

▲ 低地球軌道累計碰撞次數。來自歐洲太空總署（ESA）短紀錄片（Space Debris: Is it a Crisis?）的畫面。（Source：ESA）

指數的組成元素

近十年來，ESA持續研究太空交通、維護行為與軌道動力學之間的關聯，並將其整合為一個系統模型。太空環境健康指數將這些複雜因素簡化為一個可理解的分數，考慮以下關鍵因素：

尺寸：物體的大小與形狀如何影響碰撞機率。
軌道壽命：物體多快會自然重返大氣層或被移除。
碰撞閃避能力：是否具備主動機動以避免碰撞的能力。
鈍化措施：任務結束後是否能確保不爆炸、不釋放殘留燃料。
破裂風險：物體分裂產生碎片的可能性。

將這些因素綜合後，可估計任務產生碎片的風險與對鄰近衛星的碰撞威脅，以及200年後對整體太空環境的影響。高分代表對環境的負面影響越大，低分則代表行為越永續。未來它將如家電的能源效率般，成為任務永續性的A級認證標準。

現況：紅燈警報

太空環境健康指數以1為長期永續的理想門檻。指數超過 1，代表太空環境逐漸惡化，長期而言將變得不適合操作，甚至可能失序。該基準取自2014年的國際太空碎片協調委員會（IADC）準則，是在大型星鏈時代到來前的理論理想狀態。即便在那時，模擬預測的環境風險已達理想門檻的三倍。如今，隨著衛星與碎片數量暴增，風險已升至四倍。即使許多業者已自願執行減少碎片的措施，但這仍不足以遏止惡化趨勢。目前的太空健康指數已達等級4，早已遠超永續經營門檻。

▲ 太空環境健康指數2025年版。圖表中每一年份所對應的數值，代表當時所有在軌物體對未來200年太空環境的綜合影響。紅線：預測若人類行為不改變，軌道環境會如何惡化；黑線：僅計入目前已有的在軌物體，假設不再新增衛星或碎片；綠線：代表軌道永續門檻（orbital sustainability threshold）。綠色虛線即為理想上限。（Source：ESA）

指數的實際用途

太空環境健康指數不僅是學術工具，更是設計決策的輔助指標。它可應用於任務設計階段，以最小化環境影響。例如縮短衛星在軌壽命、確保可靠的脫離軌道系統與強化碰撞閃避能力。隨時間推進，它或將成為太空系統生態設計（ecodesign）流程的一部分，進一步促進國際合作與責任透明化。

為何要現在行動？

有些人可能會想：「問題要200年後才會爆發，現在急什麼？」但事實是問題已經迫在眉睫。每一個新物體的發射都在累積風險，在大型星鏈時代，碎片生成速度以前所未有的速度加快。在太空真正變得壅塞以前，營運成本就會暴漲，某些軌道甚至可能成為禁區，這對載人太空任務的安全標準是嚴重威脅。此指標將成為全球太空社群的共同語言，推動透明、負責與合作的太空文化，確保人類能在未來持續自由地探索宇宙。