人类发射的航天器，工作寿命结束以后的命运如何？是成为太空垃圾吗？
答案并非一概而论，航天器的最终归宿，很大程度上取决于它设计的初衷、所处的轨道以及任务结束时采取的处理方式。
1. “功成身退”——受控离轨，回归地球
对于那些在近地轨道（LEO）运行的航天器，特别是那些体积较大、可能对未来太空活动构成威胁的，最负责任的处理方式就是受控离轨。这通常意味着航天器会在其生命周期结束前，进行一次主动的、可控的“再入”。
燃料耗尽与减速: 航天器上的剩余燃料会被用来点燃发动机，产生与轨道运行方向相反的推力，从而降低航天器的速度。这个过程就像汽车在最后一段路程放慢速度一样。
大气层摩擦与焚毁: 随着速度的降低，航天器会逐渐下降，最终进入地球大气层。在大气层中，由于与空气分子的剧烈摩擦，航天器会产生巨大的热量，大部分都会在燃烧中化为灰烬，如同流星划过夜空。
安全设计: 许多现代航天器在设计之初就考虑了再入的安全性。一些关键部件，比如计算机、燃料罐等，会被设计成在再入过程中能够承受高温并焚毁，或者在坠落前进行分化，以最大限度地减少对地面或海洋的潜在影响。
“太空墓场”: 然而，并非所有在近地轨道结束任务的航天器都能被完全焚毁。一些特别坚固的部件，或者设计上没有完全考虑再入焚毁的航天器，可能会有一些残骸成功穿过大气层，坠入海洋，尤其是地球上人烟稀少的区域，通常是太平洋上的“太空坟场”（Spacecraft Cemetery）。这个区域是故意选择的，以便将可能幸存的残骸降落在无人区，减少风险。
2. “漂泊天涯”——进入“墓地轨道”
对于那些在高轨道，特别是地球同步轨道（GEO）或更高轨道的航天器，它们的数量相对较少，但一旦它们报废，由于轨道高度太高，使用剩余燃料进行受控离轨需要消耗大量的燃料，这本身就可能使其无法完成任务，反而增加了风险。因此，它们通常会被转移到被称为“墓地轨道”（Graveyard Orbit）的区域。
“墓地轨道”的概念: 简单来说，墓地轨道就是比当前工作轨道高出几百公里的一个“安全区域”。当航天器的燃料耗尽或功能失效后，工作人员会通过最后的指令，让它消耗剩余燃料，进行一次小的轨道提升，将自己“推”入这个更高、更空的轨道。
原理: 这样做是为了不干扰下方仍在正常工作的其他航天器，防止它们发生碰撞。毕竟，在高轨道上，一个报废的航天器依然可能成为一个潜在的危险源。
“永不回归”: 墓地轨道上的航天器，理论上来说，会在那里“永远”漂泊下去，因为它们已经没有足够的燃料来改变自己的轨道，也没有能力进行受控的再入。它们就像是被永久放逐到宇宙深处的“孤魂野鬼”。
3. “星际远航”——飞向深空
并非所有完成任务的航天器都会留在地球附近。一些深空探测器，例如前往火星、木星甚至更遥远星系的探测器，它们在完成任务后，其命运就与地球的轨道关系不大了。
继续探索: 有些探测器在完成预定任务后，依然拥有一定的燃料和电力，它们可能会被重新规划路线，进行新的探测任务，继续在太阳系内旅行。
“太空永生”: 它们会继续在宇宙中运行，可能绕着太阳公转，或者沿着预定的轨迹继续前进。它们不会成为地球轨道上的太空垃圾，而是成为人类探索深空的“见证者”，在漫长的旅途中，可能永远不会再回到地球。
“撞击”天体: 也有一些探测器，为了避免成为太空垃圾，或者出于科学研究的目的，会被有意引导去撞击某些天体。例如，有些探测器被设计成撞击月球，以研究月球的内部结构；还有些可能会被引导撞击某些小行星，以研究撞击的影响。
4. “无可奈何”——成为名副其实的太空垃圾
很不幸，也有相当一部分航天器，由于各种原因，无法进行受控离轨或转移到墓地轨道，最终成为了我们通常理解的太空垃圾。
失控与损坏: 故障、碰撞、或者在太空环境中发生的意外情况，都可能导致航天器失控，无法执行任何操作。
燃料不足: 许多小型卫星，或者设计时没有预留足够的燃料进行离轨操作的卫星，在任务结束后，就只能留在原有的轨道上。
碎片化: 航天器在太空中的碰撞，或者自身部件的脱落，会产生大量的碎片。这些碎片，无论大小，都会成为对其他航天器构成威胁的太空垃圾。
累积的威胁: 这些在轨道上漂浮的“废弃物”，在高速运动中，即使是很小的碎片，也可能对正在工作的航天器、空间站，甚至未来的载人航天任务造成灾难性的破坏。这就是为什么我们如此重视太空垃圾的问题，并努力寻找解决之道。
总而言之，航天器生命终结后的命运是多样的。 负责任的航天活动会尽可能地将报废的航天器进行受控离轨，使其在大气层中焚毁，或者转移到安全的墓地轨道。而对于深空探测器，它们可能继续它们的星际旅程。然而，不可避免地，总有一部分会因为各种原因，成为我们头顶上日益增多的太空垃圾，对未来的太空探索构成严峻的挑战。这驱使着科学家们不断研发更先进的技术，以期在每一次升空后，都能为这些伟大的探索者，找到一个负责任的、安全的“归宿”。
网友意见
当寿命结束时，不只有成为太空垃圾一个归宿。
去往月球、火星或太阳系其他地方的深空探测器，在燃料或供电中断之后，或永远的飘在原来的轨道上，或撞击到某一个临近天体上，或就地停留在她们结束工作的地方，或在太空中永远流浪。当她们从地球上启程时，科学家们寄希望于她们能够走入一片新的领域，为我们认识太空和行星带来前所未有的发现。而她们也大都没有辜负大家的希望，在超期服役并耗尽自己最后一点力气后，停在了路的尽头。
归宿1：回归地球
例如，昨晚刚回归地球的天宫二号。
她原来所在的是高度约为370公里的近圆轨道，属于低地球轨道（LEO）范畴。
在这里工作的航天器，仍然能够受到高层稀薄大气的阻力作用。对于LEO轨道上重量、体积比较小的人造卫星来说，如果工作寿命到达后放任不管，虽然会成为太空垃圾，对未来的航天飞行制造一定麻烦，但它们终究会在大气阻力的作用下自然坠落，并在大气中燃烧殆尽，不会对地面的人员设施产生“高空抛物”式的威胁。
然而，对于载人飞船、空间实验室甚至是空间站这种大型航天器来说，与大气层的相互作用虽然会让她们支离破碎，但产生的大块碎片仍然具有较大的安全隐患。为了将可能的危险降到最低，各国的航天机构都选中了位于南太平洋的一块区域，作为近地轨道运行的大型航天器的归宿之地。
- 当一艘船沉入海底
这片区域位于新西兰以东，是世界上距离大陆和人口稠密地区非常遥远的一个区域。不可到达的海洋极点——尼莫点，就位于这个区域附近。这个点是海洋上与大陆距离最远的一个点。这里不但已经远离了人口稠密的地区，连飞机和轮船都很少经过。因此，从天而降的航天器在此砸到小朋友或花花草草的风险最小，这些劳苦功高的航天器们可以在此安然投入地球母亲的怀抱。在寿命即将结束时，技术人员会利用航天器自身的动力主动离开原轨道，进入一条落点位于这个区域的再入弹道中。
据不完全统计，有一百多艘航天器在这个被称为“航天器坟场”的区域中长眠。在她们之中，数量最大的是苏联/俄罗斯为空间站提供补给的“进步”号飞船。这些飞船自上世纪七十年代，就开始服务苏联的“礼炮”系列空间站。直到现在，她们仍然是正在运行的国际空间站的“快递小哥”之一。除了“进步”号外，近年来新研制的欧空局ATV飞船、日本HTV飞船，在完成上行运输任务后，也会携带者空间站抛弃的废物坠落于此。
沉寂于此的最大的航天器，是苏联/俄罗斯的“和平”号空间站。2001年3月15日，这艘接待过俄美两国航天器和世界各国宇航员的空间站受控离轨，再入大气层。总重达143吨的空间站在距离地面约95公里的地方开始解体，最终有六块总重约20-25吨的残骸坠入大海。
当天宫二号最终沉入海底时，应该不会感到寂寞，因为她的老朋友——天舟一号，早已经在这等她。在阳光无法到达的海底，温度虽有点低但却相对恒定。这些在太空中极寒极热和强辐射环境中漂泊已久的游子们，在这里也许能找到回家的感觉，好好的睡上一觉。
归宿2：撞向临近星球
- 冲向土星，卡西尼号的生命绝唱
在太空中工作的航天器，仍需要燃料来驱动发动机，维持自身的轨道和姿态。而一旦燃料耗尽，航天器既无法控制自己往哪飞、又无法控制自己的科学仪器与天线朝向哪个方向，无法维系正常的工作。
2017年，当对土星及其卫星实施探测的卡西尼号燃料即将耗尽之时，科学家和技术人员们决定利用最后的一点燃料，控制卡西尼号撞向土星。
在远离地球的深空之中，太空垃圾的问题还未出现，而卡西尼号之所以要用这种壮丽的方式结束，是为了保护土星的两颗卫星——泰坦、恩赛勒达斯。
通过以往的探测与研究，科学家们认为这两颗卫星与土星本身的环境非常不同，其上可能存在着适宜生物存在的环境。在无法控制轨道的情况下，卡西尼号有可能撞向这两颗卫星的表面。小小的卡西尼号当然不可能击毁巨大的天体，然而她身上有可能携带的地球微生物，却会对尚未充分探测的这两颗卫星带来潜在的污染风险。虽然这个局面出现的可能性很小，但为了最大程度的避免无可挽回的后果出现，NASA还是决定以撞向土星的壮丽的方式，结束卡西尼号的工作。
即便在生命的最后时刻，卡西尼上的12台科学仪器中有8台仍在正常工作，为科学家们传回她最后一段轨迹上关于土星大气、磁场的宝贵数据，帮科学家们又看到了一片新的世界。2017年9月15日，协调世界时11时55分46秒，位于澳大利亚的深空天线收到了卡西尼号发来的最后的电波。
归宿3：就地停留
火星没有救援，埋在火星风暴中的“机遇号”
而对于“机遇号"这样的火星车来说，工作的结束似乎来得有点突然。这艘设计寿命仅为90火星天的火星车，在火星上足足工作了五千多个火星天。当人们对她发回的壮美照片和科学数据已经习以为常时，2018年6月的一场火星风暴改变了机遇号的命运。遮天蔽日的火星沙尘阻挡了阳光，使机遇号的太阳能电池板无法产生足够的电能。即便风暴结束，落在电池板上的灰尘也阻碍了正常的供电。科学家们本来寄希望于当年11月至次年1月的和风能够吹走这些沙尘，但通过深空天线向机遇号发送的信息却始终得不到回应。
今年2月12日，NASA结束了联系机遇号的尝试。在发动给机遇号的最后一道电波中，地面的控制人员为机遇号播放了一手名叫“未来再会”（I‘ll be seeing you）的歌曲。
归宿4：流浪太空
在上世纪70年代，美国相继发射了先驱者10号、先驱者11号、旅行者1号、旅行者2号四艘探测器。这四艘飞船在完成各自对于太阳系外行星的探索任务之后，都继续飞向了更遥远的地方。除了传回科学数据外，这四艘探测器还有一项共同的终身任务：向地外文明传递来自地球的讯息。
在太阳光暗弱的外太阳系飞行，依靠太阳能电池板供电显然不是一个好主意。这四艘远行的探测器上，电能的来源都是从同位素衰变过程中提取能量的RTG电池。然而，随着时间的推移，RTG中的同位素燃料将逐渐消耗，电池能够提供的供电功率也会越来越低。1995年和2005年，先驱者11号和10号先后因供电不足而终止与地球的通信，而旅行者1号和2号在穿过日球层顶后，估计也将在2020年左右耗尽电能，与地球中断联系。
但是，她们的任务不会就此终结，而是会一直向着繁星飞去。宇宙中发生的变化动辄以万年为单位计量，这几艘探测器到达最近接其他恒星的位置时，时间早已经过去了数万甚至数十万年。那些人类对于其他文明善意和友谊的信息，赋予了她们在星辰间永恒的生命。
- 也许，她们都去了同一个地方
无论航天器实体的归宿如何，也许她们都去了同一个地方，就是我们的心里。
从纯物质的视角看，航天器不过是人类创造的诸多工业品中的一个，而我们之所以愿意一遍又一遍讲起她们的故事，是因为她们身上体现着人类精神最光辉的一面。一大批才华出众又认真负责的人被有效的组织起来，克服重重困难，运用我们对客观世界的例行认识，用那些看似晦涩又严肃的公式、符号、图纸，实现着人类心中原始的冲动：我们想走向一片未知的世界。
作为精神符号，这些航天器的名字和故事将会留在一代又一代人的心中。也许某天，穿梭于近地轨道已是家常便饭，去往月球和太阳系的其他行星也不再困难。到那时，我们依然会提起神舟、嫦娥、玉兔、天舟、天宫这些先驱者，也依然会在夜空中找到蛇夫座和望远镜座时告诉孩子们，旅行者1号和2号正在那里，把我们的话讲给星星们听。
（作者注：航海和航空中以“她”（She）指代远航的轮船与飞机，本文按照这一惯例称呼所有航天器为“她”。）
作者：哈尔滨工业大学（深圳） 李会超 @李会超
出品：科普中国
监制：中国科学院计算机网络信息中心
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