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| 本文作者： 貝爽 | 2020-10-19 17:55 |
馬斯克的星鏈（Starlink）計劃還在繼續(xù)。
就在上周，SpaceX剛剛完成了新一批星鏈衛(wèi)星發(fā)射任務。截止目前，星鏈衛(wèi)星在太空軌道中的總數已接近800顆。馬斯克在Twitter激動地發(fā)文稱，
一旦這些衛(wèi)星到達目標位置，我們將能夠在美國北部和加拿大南部進行公開測試。
但就在星鏈計劃積極推進的同時，也有專家對此發(fā)出了警告，稱星鏈衛(wèi)星正在為太空碎片制造隱患。
據外媒報道，天文學家喬納森·麥克道威爾（Jonathan McDowell）在近日接受采訪時表示，
目前大約有3％的Starlink衛(wèi)星似乎已經失效，因為這些衛(wèi)星已經不再在軌道上正常運行。
3%的失效概率聽起來不算高，但馬斯克計劃在十年內向太空發(fā)射42000顆衛(wèi)星，這樣算來，將會有1260顆失效衛(wèi)星成為太空垃圾。
更重要的是，這些無法控制的太空垃圾可能會與其他衛(wèi)星或航天器相撞，產生危險的空間碎片。
據了解，兩個失效衛(wèi)星相撞即可爆炸成數十萬個碎片，那么，1260顆失效衛(wèi)星對太空安全無疑又是一次沉重的負擔。如McDowell所說，在如此龐大的星座中，即時屬于正常范疇的失效率也將對太空安全產生足夠的威脅。
那么既然如此，馬斯克為何要開展星鏈計劃，星鏈衛(wèi)星是什么？
馬斯克在2015年1月正式宣布啟動衛(wèi)星互聯網服務計劃，即星鏈計劃(Starlink)。
該計劃旨在環(huán)繞地球的太空軌道構建一個巨大的衛(wèi)星星座，為地球提供低價且高速的無線網絡服務。
換句話說，所謂星鏈就是一顆顆通訊衛(wèi)星的集合。 2019年5月，Space X正式發(fā)射了第一批60顆衛(wèi)星，迄今為止，已經在太空軌道部署了近800顆，完成了其目標的2%。
通信衛(wèi)星指的是地球上的無線電通信站間利用衛(wèi)星作為中繼而進行的通信。它創(chuàng)建了地面上發(fā)射站與接收站之間的信息信道，從而傳遞和放大通信信號。
相對于傳統通信方式，衛(wèi)星通信將因為離地球很高，覆蓋面積廣，將提供更快，更低價的網絡服務。Space X表示，星鏈衛(wèi)星將帶來25毫秒的低延時，面向全球任何角落提供1Gbps 帶寬的網絡服務。
這對于海島、沙漠、農村等偏遠地區(qū)尤為重要，因為光纖網絡提供商通常無法在這些地方建設現代化的基礎設施。如此說來，馬斯克的星鏈計劃非常值得期待，它將在現實場景中極大的改善人們的生活方式。
不過，雖然近地軌道衛(wèi)星為寬帶網絡普及帶來的巨大潛力，但龐大的衛(wèi)星數量也會造成太空安全隱患。
馬斯克的目標是組建全球最大的 WiFi 網絡，讓無線網絡服務覆蓋全球各個角落。因此， 按照他的設想，Space X將向太空發(fā)射42000顆衛(wèi)星，環(huán)繞地球的各個中低軌道，形成一個巨大的衛(wèi)星星座。
60顆星鏈衛(wèi)星搭獵鷹 9 號運載火箭發(fā)射升空
如果目標達成，這一數量超過人類有史以來發(fā)射過的所有航天器。重要的是，這些航天器中，并不是100%都能夠正常運行，出現故障的衛(wèi)星將會失去控制，淪為太空垃圾。
隨著馬斯克星鏈計劃的加速推進，越來越多的衛(wèi)星為發(fā)射升空，也引起了很多天文學家的關注。近日，天文學家喬納森·麥克道威爾（Jonathan McDowell）利用從SpaceX公司和美國政府收集來的數據，分析了星鏈衛(wèi)星的運行狀態(tài)。
結果顯示，在已發(fā)射的近800顆衛(wèi)星中，有3%的衛(wèi)星已經停止運行并脫離了正常的運行軌道。這一數據再次引起了天文學家的擔憂。
美國政府已批準SpaceX發(fā)射42000顆衛(wèi)星計劃，如果按照3%的失效率，屆時將有1260顆星鏈衛(wèi)星失去操控，而這些漫無目的漂浮在太空中衛(wèi)星將極大地增加撞擊風險。
面對質疑，SpaceX公司給出的解釋是，如果推進系統不正常工作，衛(wèi)星將會自然脫離軌道，并在地球大氣層中燃燒，但據了解，這一過程可能需要長達五年的時間。
不過，SpaceX依然在極力地淡化這種風險。
他在提交給聯邦通信委員會(Federal Communications Commission)的文件中，稱星鏈衛(wèi)星的脫軌率最高不足1%，而且，如果確有1%的衛(wèi)星發(fā)生了故障，沒有了運行能力，那么，這些報廢的衛(wèi)星與其他航天器撞擊每十年才有1%概率。
更重要的是，星鏈衛(wèi)星裝備了先進的自動防碰撞系統，能夠監(jiān)測軌道前方的太空碎片并自動躲避撞擊。
但這一說法并不能具有說服力。就在去年9月，星鏈衛(wèi)星險些與其他航天器發(fā)生撞擊，而其自動防撞系統并未發(fā)揮作用。
據了解，差點與其相撞的是歐洲航天局（European Space Agency）的地球觀測衛(wèi)星“風神”（Aeolus）。在兩顆衛(wèi)星相距僅差半個軌道時，歐洲航天局啟動了Aeolus推進器，提升衛(wèi)星軌道高度，才避免了這一潛在撞擊事件的發(fā)生。
當時，Aeolus衛(wèi)星與44號星鏈衛(wèi)星恰好位于同一高度。起初，歐洲航天局通過數據分析發(fā)現，兩個衛(wèi)星可能存在撞擊風險，但風險僅為五萬分之一，還未達到采取緊急避撞機動的閾值。但僅過了兩天，兩顆衛(wèi)星相撞的風險便達到了千分之一，遠遠超過了標準中的臨界值。
但在緊急情況下，星鏈衛(wèi)星并能成功啟自動防撞機制。對此，歐洲航天局空間碎片辦公室負責人霍爾格·克拉格（Holger Krag）給出的解釋是，這可能與星鏈衛(wèi)星上的電力推進系統有關，該系統可能沒有風神衛(wèi)星上的化學推進系統反應那么快。截止目前，SpaceX也未對此事件作出正面回應。
重要的是，衛(wèi)星相撞還將產生大量的太空碎片，為航天任務帶了不可估量的威脅。
McDowell表示，一顆衛(wèi)星重約550磅，如果它們確實發(fā)生了碰撞，那將相當于引爆14公噸TNT，并使碎片高速飛濺。這些碎片的移動速度大約是子彈的10倍，那么，無論碎片多小，都足以對重要設備造成災難性的毀壞。甚至于殺死飛船上的宇航員。
截止目前，地球附近太空已有近1.3億塊碎片垃圾，均來自廢棄的衛(wèi)星，破裂的航天器以及其他航天任務。有專家稱，大量碎片可能已經接近于凱斯勒事件。
近地軌道上的衛(wèi)星碎片多到了一定程度后，就會經常擊中附近的衛(wèi)星，產生更多碎片，而碎片的增多又增加了撞擊的可能性，由此形成一種惡性循環(huán)。
這一觀點，是由NASA約翰遜航天中心的唐納德·凱斯勒(Donald J. Kessler)在1978年的論文里提出的，因此，被稱為“凱斯勒現象”。
Kessler認為，如果不及時制止這種惡性循環(huán)，大量碎片可能會讓人類在長達幾十年里無法向太空發(fā)射任何新的無人或者載人航天器。
近幾年，隨著衛(wèi)星發(fā)射任務的逐漸增多，太空碎片問題也日益嚴峻。據了解，除了SpaceX公司外，美國電子商務公司亞馬遜、英國通信公司OneWeb等公司均有互聯網衛(wèi)星發(fā)射計劃。
其中，亞馬遜發(fā)起Kuiper項目，計劃發(fā)射3236顆；OneWeb已發(fā)射74顆，但其目標是打造一個48000顆的衛(wèi)星星座。據了解，最近一家因破產而被英國政府收購的公司也要力爭發(fā)射2000顆衛(wèi)星。
尚不清楚這些星座可能會在軌道上留下多少顆失效衛(wèi)星。但根據歐洲航天局的最新數據統計，截至今年2月，地球軌道上大約有3200顆未正常運行的衛(wèi)星，這些報廢的航天器中，有許多經常會與其他航天器相撞，造成更多空間碎片。
另外，越來越多的航天任務中也制造了大量的碎片。而太空碎片的增多，在一定程度又進一步加劇了與報廢衛(wèi)星相撞的幾率。
例如，2007年中國炸毀了自己的氣象衛(wèi)星，對反衛(wèi)星導彈進行測試；2009年，一架美國飛船和一架俄羅斯飛船意外相撞，僅這兩個事件就使低地球軌道上的大碎片數量增加了約70％，另外，2019年印度的反衛(wèi)星導彈測試，也制造出6500片橡皮擦大小的碎片。
而就星鏈計劃來說，當前僅完成2%的發(fā)射任務，未來還將發(fā)射4.1萬顆，從目前太空環(huán)境來說，這些衛(wèi)星顯然會極具增加與其他航天器或碎片撞擊的風險，而這種風險也將帶來了更大的處理難度。
如歐洲航天局此前曾推特上寫道：
隨著衛(wèi)星的增多，尤其是“星鏈”計劃的實施，如今手動的避讓措施將不足以確保衛(wèi)星的飛行安全。
引用鏈接：
https://www.businessinsider.com/spacex-didnt-move-starlink-satellite-after-crash-warning-due-to-bug-2019-9
https://mp.weixin.qq.com/s/yXz4W3x3HnW-jvOTcey1MA
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