馬斯克的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃被質(zhì)疑 專家稱其正在為太空碎片制造隱患

馬斯克的星鏈(Starlink)計(jì)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(wù)。截止目前，星鏈衛(wèi)星在太空軌道中的總數(shù)已接近800顆。馬斯克在Twitter激動(dòng)地發(fā)文稱，

一旦這些衛(wèi)星到達(dá)目標(biāo)位置，我們將能夠在美國(guó)北部和加拿大南部進(jìn)行公開(kāi)測(cè)試。

但就在星鏈計(jì)劃積極推進(jìn)的同時(shí)，也有專家對(duì)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(jù)外媒報(bào)道，天文學(xué)家喬納森·麥克道威爾(Jonathan McDowell)在近日接受采訪時(shí)表示，

目前大約有3%的Starlink衛(wèi)星似乎已經(jīng)失效，因?yàn)檫@些衛(wèi)星已經(jīng)不再在軌道上正常運(yùn)行。

3%的失效概率聽(tīng)起來(lái)不算高，但馬斯克計(jì)劃在十年內(nèi)向太空發(fā)射42000顆衛(wèi)星，這樣算來(lái)，將會(huì)有1260顆失效衛(wèi)星成為太空垃圾。

更重要的是，這些無(wú)法控制的太空垃圾可能會(huì)與其他衛(wèi)星或航天器相撞，產(chǎn)生危險(xiǎn)的空間碎片。

據(jù)了解，兩個(gè)失效衛(wèi)星相撞即可爆炸成數(shù)十萬(wàn)個(gè)碎片，那么，1260顆失效衛(wèi)星對(duì)太空安全無(wú)疑又是一次沉重的負(fù)擔(dān)。如McDowell所說(shuō)，在如此龐大的星座中，即時(shí)屬于正常范疇的失效率也將對(duì)太空安全產(chǎn)生足夠的威脅。

既然如此，馬斯克為何要開(kāi)展星鏈計(jì)劃，星鏈衛(wèi)星是什么?

什么是“星鏈計(jì)劃”

馬斯克在2015年1月正式宣布啟動(dòng)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)計(jì)劃，即星鏈計(jì)劃(Starlink)。

該計(jì)劃旨在環(huán)繞地球的太空軌道構(gòu)建一個(gè)巨大的衛(wèi)星星座，為地球提供低價(jià)且高速的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

換句話說(shuō)，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(jīng)在太空軌道部署了近800顆，完成了其目標(biāo)的2%。

通信衛(wèi)星指的是地球上的無(wú)線電通信站間利用衛(wèi)星作為中繼而進(jìn)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(hào)。

相對(duì)于傳統(tǒng)通信方式，衛(wèi)星通信將因?yàn)殡x地球很高，覆蓋面積廣，將提供更快，更低價(jià)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。Space X表示，星鏈衛(wèi)星將帶來(lái)25毫秒的低延時(shí)，面向全球任何角落提供1Gbps 帶寬的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，這對(duì)于海島、沙漠、農(nóng)村等偏遠(yuǎn)地區(qū)尤為重要，因?yàn)楣饫w網(wǎng)絡(luò)提供商通常無(wú)法在這些地方建設(shè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)設(shè)施。如此說(shuō)來(lái)，馬斯克的星鏈計(jì)劃非常值得期待，它將在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中極大的改善人們的生活方式。

不過(guò)，雖然近地軌道衛(wèi)星為寬帶網(wǎng)絡(luò)普及帶來(lái)的巨大潛力，但龐大的衛(wèi)星數(shù)量也會(huì)造成太空安全隱患。

馬斯克的目標(biāo)是組建全球最大的 WiFi 網(wǎng)絡(luò)，讓無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)覆蓋全球各個(gè)角落。因此， 按照他的設(shè)想，Space X將向太空發(fā)射42000顆衛(wèi)星，環(huán)繞地球的各個(gè)中低軌道，形成一個(gè)巨大的衛(wèi)星星座。

60顆星鏈衛(wèi)星搭獵鷹 9 號(hào)運(yùn)載火箭發(fā)射升空

如果目標(biāo)達(dá)成，這一數(shù)量超過(guò)人類有史以來(lái)發(fā)射過(guò)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(yùn)行，出現(xiàn)故障的衛(wèi)星將會(huì)失去控制，淪為太空垃圾。

3%失效衛(wèi)星，可能引發(fā)太空碎片危機(jī)

隨著馬斯克星鏈計(jì)劃的加速推進(jìn)，越來(lái)越多的衛(wèi)星為發(fā)射升空，也引起了很多天文學(xué)家的關(guān)注。近日，天文學(xué)家喬納森·麥克道威爾(Jonathan McDowell)利用從SpaceX公司和美國(guó)政府收集來(lái)的數(shù)據(jù)，分析了星鏈衛(wèi)星的運(yùn)行狀態(tài)。

結(jié)果顯示，在已發(fā)射的近800顆衛(wèi)星中，有3%的衛(wèi)星已經(jīng)停止運(yùn)行并脫離了正常的運(yùn)行軌道。這一數(shù)據(jù)再次引起了天文學(xué)家的擔(dān)憂。

美國(guó)政府已批準(zhǔn)SpaceX發(fā)射42000顆衛(wèi)星計(jì)劃，如果按照3%的失效率，屆時(shí)將有1260顆星鏈衛(wèi)星失去操控，而這些漫無(wú)目的漂浮在太空中衛(wèi)星將極大地增加撞擊風(fēng)險(xiǎn)。

面對(duì)質(zhì)疑，SpaceX公司給出的解釋是，如果推進(jìn)系統(tǒng)不正常工作，衛(wèi)星將會(huì)自然脫離軌道，并在地球大氣層中燃燒，但據(jù)了解，這一過(guò)程可能需要長(zhǎng)達(dá)五年的時(shí)間。

不過(guò)，SpaceX依然在極力地淡化這種風(fēng)險(xiǎn)。

他在提交給聯(lián)邦通信委員會(huì)(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(méi)有了運(yùn)行能力，那么，這些報(bào)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(jìn)的自動(dòng)防碰撞系統(tǒng)，能夠監(jiān)測(cè)軌道前方的太空碎片并自動(dòng)躲避撞擊。

但這一說(shuō)法并不能具有說(shuō)服力。就在去年9月，星鏈衛(wèi)星險(xiǎn)些與其他航天器發(fā)生撞擊，而其自動(dòng)防撞系統(tǒng)并未發(fā)揮作用。

據(jù)了解，差點(diǎn)與其相撞的是歐洲航天局(European Space Agency)的地球觀測(cè)衛(wèi)星相撞與“風(fēng)神”(Aeolus)。在兩顆衛(wèi)星相距僅差半個(gè)軌道時(shí)，歐洲航天局啟動(dòng)了Aeolus推進(jìn)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(dāng)時(shí)，Aeolus衛(wèi)星與44號(hào)星鏈衛(wèi)星恰好位于同一高度。起初，歐洲航天局通過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)衛(wèi)星可能存在撞擊風(fēng)險(xiǎn)，但風(fēng)險(xiǎn)僅為五萬(wàn)分之一，還未達(dá)到采取緊急避撞機(jī)動(dòng)的閾值。但僅過(guò)了兩天，兩顆衛(wèi)星相撞的風(fēng)險(xiǎn)便達(dá)到了千分之一，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)中的臨界值。

但在緊急情況下，星鏈衛(wèi)星并能成功啟自動(dòng)防撞機(jī)制。對(duì)此，歐洲航天局空間碎片辦公室負(fù)責(zé)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(jìn)系統(tǒng)有關(guān)，該系統(tǒng)可能沒(méi)有風(fēng)神衛(wèi)星上的化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)反應(yīng)那么快。截止目前，SpaceX也未對(duì)此事件作出正面回應(yīng)。

重要的是，衛(wèi)星相撞還將產(chǎn)生大量的太空碎片，為航天任務(wù)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(shí)發(fā)生了碰撞，那將相當(dāng)于引爆14公噸TNT，并使碎片高速飛濺。這些碎片的移動(dòng)速度大約是子彈的10倍，那么，無(wú)論碎片多小，都足以對(duì)重要設(shè)備造成災(zāi)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(lái)自廢棄的衛(wèi)星，破裂的航天器以及其他航天任務(wù)。有專家稱，大量碎片可能已經(jīng)接近于凱斯勒事件。

“凱斯勒現(xiàn)象”正在逼近

近地軌道上的衛(wèi)星碎片多到了一定程度后，就會(huì)經(jīng)常擊中附近的衛(wèi)星，產(chǎn)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(diǎn)，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(xiàn)象”。

Kessler認(rèn)為，如果不及時(shí)制止這種惡性循環(huán)，大量碎片可能會(huì)讓人類在長(zhǎng)達(dá)幾十年里無(wú)法向太空發(fā)射任何新的無(wú)人或者載人航天器。

近幾年，隨著衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)的逐漸增多，太空碎片問(wèn)題也日益嚴(yán)峻。據(jù)了解，除了SpaceX公司外，美國(guó)電子商務(wù)公司亞馬遜、英國(guó)通信公司OneWeb等公司均有互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射計(jì)劃。

其中，亞馬遜發(fā)起Kuiper項(xiàng)目，計(jì)劃發(fā)射3236顆;OneWeb已發(fā)射74顆，但其目標(biāo)是打造一個(gè)48000顆的衛(wèi)星星座。據(jù)了解，最近一家因破產(chǎn)而被英國(guó)政府收購(gòu)的公司也要力爭(zhēng)發(fā)射2000顆衛(wèi)星。

尚不清楚這些星座可能會(huì)在軌道上留下多少顆失效衛(wèi)星。但根據(jù)歐洲航天局的最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至今年2月，地球軌道上大約有3200顆未正常運(yùn)行的衛(wèi)星，這些報(bào)廢的航天器中，有許多經(jīng)常會(huì)與其他航天器相撞，造成更多空間碎片。

另外，越來(lái)越多的航天任務(wù)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(jìn)一步加劇了與報(bào)廢衛(wèi)星相撞的幾率。

例如，2007年中國(guó)炸毀了自己的氣象衛(wèi)星，對(duì)反衛(wèi)星導(dǎo)彈進(jìn)行測(cè)試;2009年，一架美國(guó)飛船和一架俄羅斯飛船意外相撞，僅這兩個(gè)事件就使低地球軌道上的大碎片數(shù)量增加了約70%，另外，2019年印度的反衛(wèi)星導(dǎo)彈測(cè)試，也制造出6500片橡皮擦大小的碎片。

而就星鏈計(jì)劃來(lái)說(shuō)，當(dāng)前僅完成2%的發(fā)射任務(wù)，未來(lái)還將發(fā)射4.1萬(wàn)顆，從目前太空環(huán)境來(lái)說(shuō)，這些衛(wèi)星顯然會(huì)極具增加與其他航天器或碎片撞擊的風(fēng)險(xiǎn)，而這種風(fēng)險(xiǎn)也將帶來(lái)了更大的處理難度。

如歐洲航天局此前曾推特上寫(xiě)道：

隨著衛(wèi)星的增多，尤其是“星鏈”計(jì)劃的實(shí)施，如今手動(dòng)的避讓措施將不足以確保衛(wèi)星的飛行安全。

關(guān)鍵詞： 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)馬斯克