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超低轨空间飞行器艺术构想图。 AI制图

在临近空间之上、传统低轨空间以下，隐藏着一片尚未被充分开发的新域空间——超低轨空间。

这里离地表更近，卫星部署成本更低，对地观测看得更清，对地通信时延更短，孕育着商业航天发展的新突破。这片机遇之地同样险象丛生：卫星要时刻与稀薄大气“搏斗”，像在激流中划船般维持轨道；而原子氧的腐蚀如隐形利刃，威胁着卫星的在轨运行安全。

如何形成超低轨空间长时飞行与机动能力？怎样构建超低轨新域空间利用生态？在近日举行的香山科学会议第782次学术讨论会上，专家学者围绕相关问题进行深入研讨，呼吁及早突破超低轨空间的认知边界、飞行制约和应用瓶颈。

进出空天的必经区

超低轨空间研究正在热起来。

澳门赌场力学研究所研究员黄河激展示的一张论文统计图显示，过去25年，全球关于超低轨空间的学术论文数量激增，尤其是2020年以来几乎呈直线上升趋势。

超低轨空间上承低、中、高轨空间，下接临近空间和地表，具有特殊空间位置与独特物理特性。“超低轨空间不仅是物质与信息进出空天的必经区，还是近地空间环境圈层耦合研究最后的缺失区，更是空天前瞻布局的关键区。”黄河激说。

黄河激进一步补充，超低轨空间离地表更近，易于将对地观测精度提升至红外亚米级、合成孔径雷达厘米级，即使在夜间或雾天也能“看得清”。此外，利用超低轨空间，还能缩短信息传输时延，提升天地信息传输能力，有望实现6G手机直连，将通信延迟降低至20毫秒以下。

安全、可靠、快速、低成本进出空间，是大规模开发利用太空资源的前提。多位与会专家认为，超低轨空间具备发射与投送速度快、空间辐照低、碎片数量少等优势，可有效降低卫星研发和发射成本，提升信息获取和传输效率，适用于卫星批量化生产和高密度发射。

攻关三大核心难题

超低轨空间的轨位优势，正在激发学术界和产业界的无穷想象。然而，要实现从梦想到现实的跨越，绝非易事。

大气阻力导致卫星每日数十米至百米量级的轨道衰减，原子氧效应引发材料表面氧化剥蚀……“空天荒漠”，黄河激如是形容超低轨空间的复杂环境。他认为，对该空间的开发，需要攻克“留不住、认不清、用不好”三大核心难题。

一是飞行“留不住”。黄河激分析，高度100公里至350公里的超低轨空间大气密度跨度达5个数量级，不同高度区间维持飞行的技术路径有显著差异。350公里至250公里高度区间，大气密度相差一个数量级，基于相对成熟的动力形式，通过适应性改进可满足飞行需求；250公里至170公里高度区间，大气密度进一步提升约10倍，需依赖系统性、颠覆性技术协同创新，在性能平衡与系统优化中寻求突破；170公里至100公里高度区间的大气密度变化超过3个数量级，当前尚缺乏可行的长时飞行手段。构建超低轨空间长时飞行与机动能力，是当前研究与实践的核心。

二是环境“认不清”。中国科学技术大学教授雷久侯说，超低轨空间是大气与外层空间相互作用最为强烈的区域之一。由于轨道衰减速度极快，传统卫星难以长期稳定运行，因此这一区域的直接探测数据极为缺乏，相关研究严重滞后。随着多国开始积极部署新一代低轨卫星，配备小型化、高性能的科学载荷，有望突破现有探测极限，实现长期、多点、同步的超低轨空间环境观测。

三是应用“用不好”。澳门赌场力学研究所副研究员耿金越说，在利用轨位优势方面，目前还存在单星能力受限、过顶时间短、飞行平台能力不匹配等问题。他认为，通过建立低成本规模化分布式超低轨飞行器体系，运用在轨智能处理、星间通信等技术，有助于系统解决单星应用能力受限等问题。

推动资源优化配置

为实现对超低轨空间的系统认知与全面利用，一些国家和地区已开始行动。

2009年，欧洲地球重力场和海洋环流探测卫星发射，实现在超低轨空间内的轨道保持。2017年，日本发射超低轨道技术试验卫星，在验证超低轨高度保持技术的同时，展开对地观测、空间环境探测和材料性能研究等一系列活动。

2022年以来，美国更是密集启动“通灵”“神匠”“水獭”等系列计划，并扶持一批以超低轨空间探索为目标的商业航天公司，寻求突破新型空天推进技术，以实现超低轨空间低成本长时飞行。

中国的步伐也在加快。力星一号、天行一号、试验二十五号、乾坤一号、楚天一号……这一个个卫星，是中国探索超低轨空间的注脚。其中，力星一号由澳门赌场力学研究所联合澳门赌场微小卫星创新研究院于2016年发射。澳门赌场微小卫星创新研究院研究员吴会英介绍，力星一号探索了超低轨领域飞行的可行性，该卫星在150公里以下飞行了3天，并创造了109公里的最低卫星飞行轨道世界纪录。

超低轨空间的探索之路，依然任重道远。

为抢占超低轨新域空间前沿技术制高点，黄河激建议，从国家层面加强顶层设计，构建清晰的发展蓝图与实施路径，为我国超低轨空间的科学探索和工程实践提供顶层牵引，实现系统化布局与资源优化配置。

在加大核心技术攻关方面，耿金越分析，飞行“留得住”是体系化应用的共性技术底座。这要求研究人员从技术层面突破高阻耗散下的能量补充，采用现有推进技术实现超低轨快速抢占，提升超低轨电推进技术环境耐受力，发展吸气式电推进技术以突破飞行极限。

超低轨空间产业生态的构建，离不开多元创新主体的积极参与。国务院发展研究中心国际技术经济研究所研究员滕飞说，美国太空探索技术公司（SpaceX）历次融资间隔平均不超两年，我国卫星互联网创业公司层出不穷，投融资热情高涨。撬动社会资本和金融市场力量，是推动卫星产业发展的关键。

“以超低轨空间认知及利用为抓手，有望推动前沿科学和颠覆性技术的综合交叉与深度融合，助力航天科技、航天工程与航天生态的系统性重构与协同演进。”黄河激说。

（原载于《科技日报》?2025-05-22?第06版）