每当一颗卫星在夜空中拖出明亮尾迹并最终消失，背后对应的是航天器再入大气层并发生解体的过程。由于这一阶段发生在高层大气、持续时间短且条件剧烈复杂，地面观测手段往往难以完整捕捉其细节。随着在轨航天器数量增加、退役与再入事件更频繁，再入解体的安全与环境问题正推动欧洲航天局（ESA）将其作为独立研究对象，试图用实测数据补齐长期存在的认知缺口。

再入火焰轨迹之外，仍有多项现实问题需要回答：是否会有碎片在燃烧后幸存并落地、落点如何确定；再入过程中会向大气释放哪些物质；大量人造材料在高层大气沉积，是否会改变地球周边环境。围绕这些问题，ESA及其合作伙伴正通过多种方式开展实验与建模，包括搭载传感器的飞行试验装置以及地面等离子风洞等手段，以更准确理解航天器“最后几分钟”发生的物理过程。

从稳定轨道到剧烈解体：再入的关键物理过程

航天器开始坠入大气层后，其遭遇的极端条件首先由高速决定。随着进入更稠密的大气，航天器前方空气被强烈压缩并迅速升温，热量以辐射等方式传递到结构表面，使材料升温至足以熔化金属或烧蚀防热层。相关再入研究强调，这一加热并非简单由“摩擦”造成，而是由压缩加热形成的高温气体层主导。

在继续下降过程中，气动力载荷随大气密度上升而增大，动态压力可能达到结构承受极限并触发破裂。针对火箭级的分析显示，主体在特定高度发生结构失效后，分离部件会沿不同轨迹继续下落，并在更高载荷与加热条件下进一步碎裂，形成碎片云；不同碎片对应不同的受热与解体曲线。有关长征三号乙运载火箭第三级的技术研究亦描述了类似的碎片云演化特征。

ESA为何将再入纳入实验体系

长期以来，再入被任务规划视为不可避免的终局环节，但可用测量数据有限。随着未来几年将有更多卫星退役，ESA正调整做法。该机构已采纳正式的“零碎片”策略，目标是在2030年前避免产生新的长期轨道碎片；在任务设计层面，这意味着卫星要么被转移至墓地轨道，要么以更可预测的方式在大气层中烧毁。

为支撑上述目标，工程团队需要掌握航天器在燃烧与解体中的真实失效方式。ESA已着手规划专门的“卫星解体”实验，并利用实际任务完善模型，例如对Cluster星座中Salsa卫星的受控处置。ESA的相关说明材料强调，任务结束后应尽快且安全地将航天器移出地球轨道，并通过更可控的处置方式降低风险。

“Draco”胶囊：把再入变成可测量事件

在多项研究计划中，ESA正在开发名为Draco（Destructive Reentry Assessment Container Object，毁灭性再入评估容器）的飞行试验装置。该装置被设计为伴随卫星飞行，并在受控再入中充当“飞行实验室”，从内部记录材料失效与碎片扩散等关键过程，为再入模型提供实测依据。

据报道，Draco将把约200个传感器与4台摄像机集成在直径1.3英尺（40厘米）的壳体内，以获取再入阶段的过程数据。其任务设想包括：在度过最炽热阶段后打开降落伞并开始传输观测数据，计划在着水前通过地球静止中继卫星回传。ESA方面将该项目与“零碎片”愿景相联系，认为对不同航天器毁灭方式的掌握，是实现2030年前避免轨道遗弃物承诺的重要基础。

再入的“隐形污染”与不确定性

除地面安全风险外，科研界也在关注卫星燃烧对大气的潜在影响。现代卫星星座普遍使用铝制结构，燃烧汽化后可能形成铝氧化物颗粒，并在气象层之上滞留。有研究人员提出，到2040年，卫星碎片带来的物质量可能与大气中自然存在的流星尘相当；另有分析提到，随着低成本卫星发射数量增加且寿命缩短，再入事件更频繁，材料沉积可能呈现更随机的分布特征。

不过，影响规模仍缺乏定论。国际科学机构的知识综述指出，研究人员对航天器在高层大气燃烧的后果“感到担忧，但尚不确定”，对气候的影响仍未知。关于非受控再入的评估也提到，NASA及相关机构才刚开始将这些排放与地球工业排放进行比较。为弥补观测不足，有研究行动甚至动用科研飞机尝试拦截再入航天器，以获取难以在该高度采样的人造材料相关数据。

从音爆到声学追踪：落点与风险评估工具

在航天器达到解体点之前，落点预测同样是现实需求。火箭残骸、失效卫星以及其他在轨物体最终可能再入并坠落地面。研究人员正在探索声学与冲击波方法：相关团队指出，这类残骸在穿越大气时会产生类似流星的声音信号，可用于重建轨迹并估算落点；也有研究尝试监听音爆与冲击波，以辅助追踪并服务安全评估。新研究还提示，再入燃烧可能释放有害物质，而若有残骸落地亦可能造成损害，因此对再入过程的监测与建模正被视为重要的风险管理工具之一。