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近年來,衛星變得更小,更便宜,更容易用商用的現成通用部件製造。有些甚至只有一克重。這意味著更多的人可以負擔得起把它們送入軌道。現在,衛星運營商已經開始將由數百甚至數千顆小衛星組成的巨型星座發射到地球軌道。

一組小衛星可以同時覆蓋整個地球,而不是一顆大衛星。民用、軍用和私人運營商越來越多地使用星座來建立對地球的全球和持續覆蓋。星座可以提供多種功能,包括氣候監測、災害管理或數字連線,如衛星寬頻。

但是要想用小型衛星覆蓋整個地球,就需要大量的小型衛星。最重要的是,它們必須在接近地球表面的軌道上執行,以減少覆蓋中斷和通訊延遲。這意味著它們佔據了距離地球表面100到2000公里的近地軌道,這是太空中本來就很繁忙的區域。

將這麼多衛星送入軌道會帶來很多問題,從太空垃圾的危險到阻礙我們觀看夜空。但向巨型星座的轉變也是對全球太空治理的挑戰。

目前有近3000顆活躍的衛星在繞地軌道上執行,而且這一數字在未來幾年內將迅速上升。例如,歐盟委員會最近宣佈,計劃向地球軌道發射數千顆衛星,為日益增多的巨型星座發射計劃增加了一員。

SpaceX公司星鏈計劃是迄今為止最大的巨型星座。

隨著世界各地的公司和政府繼續追求“大星座”,關鍵是有對應的治理框架能夠支援這類計劃的增加。有許多重要的問題需要考慮。

1. 定義

在1967年《外層空間條約》的原則指導下,在國家一級透過頒發許可證對衛星進行管理。雖然“星座”或“超級星座”一詞沒有出現在該條約中,但它們像所有其他衛星一樣被視為空間物體。

然而,目前還沒有一個具有法律約束力的衛星星座的定義,也沒有新的術語“超級星座”。一個巨型星座究竟由多少顆衛星組成還不得而知,而且每個國家都可能認為這個詞有不同的含義。國際一級的清晰度可以為制定專門針對巨型星座的指導方針鋪平道路,這有助於安全和可持續地使用近地軌道。

2. 交通擁堵

大多數在近地軌道的衛星都在海拔600至800公里之間執行。這被認為是一個擁擠的地區,因為那裡已經有很多衛星了。小型衛星的壽命比大型衛星短,大型衛星通常在低地球軌道上執行。

然而,如果衛星在海平面750公里以上處,則需要大約150年的時間才能透過重新進入大氣層並燃燒的方式將其移除。有些是透過受控的重返大氣層而被有意移除的,而另一些則是以不受控制的方式下落。衛星和巨型星座運營者必須考慮在通常程式之外減少這些衛星造成的碎片的方法,以便維持低地球軌道的可持續使用。

考慮到目前計劃的未來巨型星座的數量,被稱為近地軌道的地球周圍空間很容易成為有限資源。

3.無線電頻譜

這不僅適用於物理空間,也適用於無線電的使用。衛星利用無線電頻譜進行通訊。隨著巨型星座數量的增加,有一種危險是運營商“儲存”無線電頻率,在實際需要它們之前就把它們儲存起來。

為了防止這種情況,聯合國一個衛星無線電頻譜使用專門機構最近更新了其管理框架,將這個問題與其他空間管理分開來處理。巨型星座將被放置在一個靈活的時間軸上,只被允許使用他們當時需要的頻率。

4. 避碰與跟蹤

如果近地軌道上擠滿了衛星和巨型星座,避免碰撞將變得更加困難。2019年9月,歐洲航天局不得不點燃其中一顆衛星的助推器,使其避開另一顆衛星,否則兩顆衛星就會相撞。

隨著軌道變得越來越擁擠,可能需要更多的避碰機動和衛星運營商之間更好的通訊。

未來的發展

近地軌道星座和巨型星座在社會經濟和環境方面的好處是巨大的。正因為如此,看起來在不久的將來星座的數量將會增加。為了避免出現問題,我們應該在國際範圍內明確關於巨型星座的規則和定義。

我們的對策

中國作為發展中的大國,需要在國家層面高度重視外太空資源的開放和利用,爭取在制定遊戲規則上發揮應有的話語權,重點扶持一些相關企業加入行業競爭並獲取先發優勢地位。

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