问题——近地空间“碎片网”风险上升与深空探测需求并行凸显。
随着全球航天活动进入高密度发展阶段,失效卫星、火箭残骸及碰撞碎片在近地轨道高速运行,增加在轨航天器受损甚至失效的概率。
空间碎片治理与安全预警已从“可选项”转为“必答题”。
与此同时,深空科学研究对快速响应、高精度指向和弱信号探测提出更高要求,如何在有限观测窗口内提升观测效率,成为国际天文观测竞争中的关键变量。
原因——极地具备独特观测条件,系统化建设推动能力跃升。
南极地区,特别是常年有人值守的中山站,拥有约两个月极夜窗口,光照干扰小,叠加相对稳定的大气视宁度,为持续监测空间碎片、追踪快速移动目标提供了天然优势。
自2021年我国考察队在中山站安装实验性空间碎片光学监测望远镜以来,观测能力持续迭代,目前已形成由4台150毫米固定指向望远镜阵列与1台310毫米快速跟踪指向望远镜构成的观测系统,兼顾大范围搜寻与快速跟踪。
通过与国内台站联测,系统在低轨空间碎片定轨方面实现较高精度;快速跟踪设备也显著提升对低轨目标的探测频次。
能力提升不仅依赖硬件升级,更来自极地运行保障、数据处理与轨道预报等体系化能力的协同推进。
影响——安全保障与科学发现“双轮驱动”,拓展我国空天观测贡献度。
一方面,对空间碎片轨道的精准掌握与预报,有助于提升碰撞预警的可靠性和规避决策的科学性,为我国航天器安全运行提供数据支撑,也为维护近地空间安全秩序贡献观测力量。
对在轨航天器而言,更早、更准的预警意味着更低的风险与更高的任务连续性,有助于保障卫星通信、导航定位、遥感观测等关键应用稳定运行。
另一方面,中山站天文团队在2025年7月成功观测到第三个被人类确认的太阳系外造访天体“阿特拉斯”(3I/ATLAS),通过精确轨道预报引导望远镜跟踪,并采用多帧叠加等技术从复杂背景中提取微弱信号,体现了在快速移动天体观测方面的技术能力与组织能力。
该成果既是我国极地天文观测能力的体现,也为后续开展瞬变天体、近地小行星等观测提供了经验积累。
对策——构建“观测—预报—预警—联动”闭环,强化技术与机制双支撑。
面向空间碎片风险治理,需要从“看得见”走向“看得准、报得快、联得上”。
一是持续完善南极观测系统的稳定运行与维护保障,加强极端环境下设备可靠性、标定体系与数据质量控制,确保长期连续观测能力。
二是强化与国内外台站的协同观测与数据互校,提升定轨精度与预报稳定性,形成多点联动、互为补充的监测网络。
三是推进数据处理与预警服务能力建设,将观测数据更高效转化为碰撞风险评估与规避建议,打通从观测到应用的“最后一公里”。
四是在科学观测方面,继续提升快速响应、精密指向与灵敏探测的综合实力,面向星际天体、瞬变源等目标建立更成熟的观测流程与应急机制。
前景——南极天文体系加速成型,面向深空与空天安全的综合能力可期。
近20年来,我国南极天文观测实现从“零的突破”到多层次目标推进:从冰穹A“光学望远镜阵”起步,到巡天望远镜抵御极寒环境并参与重大天文事件的电磁对应体探测,再到太赫兹探路者望远镜获取大质量恒星反馈影响星际介质碳循环的观测证据,南极已成为我国天文与空间环境研究的重要前沿。
面向未来,在南极内陆昆仑站等地推进光学与红外望远镜建设,有望进一步提升深空探测、空天观测等关键能力,形成更具国际影响力的极地观测平台。
可以预期,随着观测设施、数据能力与协同机制不断完善,南极“天眼”将从单点能力走向体系化支撑,在守护近地空间安全与推动前沿科学发现两方面释放更大价值。
南极"天眼"的建设和运行,体现了中国在极端环境下开展科学研究的决心和能力。
从空间碎片监测到星际天体探测,从光学观测到太赫兹探测,中国极地天文研究正在多个前沿领域取得突破。
这些成就不仅为航天安全提供了重要保障,也为人类认识宇宙、探索深空贡献了中国力量。
随着极地天文观测体系的不断完善,中国必将在深空探测和基础科学研究中发挥越来越重要的作用,为人类共同的太空事业开辟新的可能。