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SpaceX 最近一次創紀錄一口氣將143顆衛星送入了地球軌道。其中有133顆是向SpaceX支付發射費用的商業衛星和10顆自己的星鏈衛星。

截止到目前為止,太空中一共執行著961顆馬斯克的星鏈衛星。今年SpaceX計劃將發射頻率提升到每兩週一次。

馬斯克這麼“嗖嗖”地向天上發射衛星,未來究竟會造成什麼危害呢?

首批60顆Starlink網際網路衛星,每顆重約226公斤

SpaceX 的星鏈計劃

星鏈計劃是2015年提出來的。按照馬斯克的宏偉藍圖,計劃部署近1.2萬顆衛星,未來可能會擴充套件到4.2萬顆,Starlink星鏈將會讓地球上的任何角落都覆蓋衛星網際網路,等到Starlink完成後馬斯克就可以順理成章地收租,而這也將為他帶來巨大的利潤。

不過,根據官方宣傳,未來Starlink星鏈收取的網際網路服務費將被投入到火星移民的專案中。

2019年,SpaceX派美國聯邦通訊委員會(FCC)為代表向國際電信聯盟(ITU)提交申請,要求為新增的3萬顆星聯衛星安排頻譜。說白了SpaceX就是搶先佔領衛星發射領域的先機,佔據未來軌道的有利條件。

為什麼這麼說呢?目前Starlink星鏈部署在550公里高度的衛星1440顆,1100公里高度Ku波段和Ka波段的衛星2825顆以及340公里V波段7500顆衛星。

為了減少資料傳輸中的延遲,大多數衛星都在靠近地球表面的低地球軌道上執行。小型衛星的壽命比大型衛星要短,有些完成任務後就會掉入大氣層燃燒殆盡。

所以衛星運營商要一直保證這個區間的衛星運營,因此衛星不會越來越少,只會越來越多。

2020年SpaceX修改了Starlink網路的架構,申請了更多的衛星發射數量和使用波段。

看到馬斯克這樣一操作,其他的公司也紛紛發起衛星發射計劃。建立類似的 "超級星座",其中不乏有亞馬遜、Facebook、波音、三星等這樣的巨頭公司。

如果一切按照各家公司的計劃進行,未來將有大約10萬顆衛星進入低軌道。這是什麼概念呢?截止到2020年8月,我們頭頂的地球低軌道僅有2787顆從事各種工作的業務衛星在執行。未來低地球軌道的環繞地球空間一定會成為一種有限的資源。

在無線電使用方面同樣如此。為了通訊,衛星使用無線電頻譜。隨著超大星座的增加,無線電頻率也成為大家搶奪的有限資源。

為什麼要發射這麼多的衛星?

近年來,衛星變得更小(有些甚至只有一克重)、更便宜,更容易用現成的商業部件製造。可重複使用的火箭發射技術,讓發射成本暴跌,這讓越來越多的人可以負擔得起將衛星送入低地球軌道。

由數百甚至數千顆小衛星組成的超級星座群,可以替代一顆大型衛星,一次覆蓋整個地球圍繞地球軌道工作。

民用、軍用和私人運營商正越來越多地使用星座來建立對地球的全球覆蓋。它們可以提供包括氣候監測、災害管理或數字連線,如衛星寬頻服務等。現在衛星已經和我們的日常生活息息相關了。

星鏈衛星每次發射60顆,衛星堆位於火箭的頂部。一旦進入軌道,衛星就會在地球周圍散開。SPACEX

當一批衛星發射時,地面上的人看來,這些衛星就像一串 "珍珠 "一樣,在天空中劃過。

2019年5月24日,荷蘭的一位天文學家拍攝到星聯衛星列車發射後不久在天空中放大。Vimeo/SatTrackCam Leiden

左圖:Starlink衛星是扁平的,有像手風琴一樣的太陽能電池,右圖:OneWeb衛星是盒狀的,兩側各有太陽能電池

這麼多的衛星被引入軌道實際上有很多問題,一不小心就會變成“定時炸彈”。

天上執行的衛星會帶來哪些危害?太空垃圾隨時爆雷

我們頭頂有隨時會相撞爆炸的太空垃圾。除了現役衛星外,還有大量的碎片--包括舊火箭體、沒用的衛星和數以十萬計的微小顆粒--正在環繞地球。

地球軌道上所有被跟蹤的碎片的圖示。這些物體中約有95%是無法使用的。NASA

每一塊碎片,無論多小,其速度都足以對重要裝置造成災難性的損害。一次撞擊就可能對航天器上的宇航員造成致命的傷害。

奮進號太空梭的散熱器受到的空間碎片撞擊 圖片:NASA

低地球軌道上的衛星和超大型星座如果變得過於擁擠,碰撞也將變得無法避免。

2019年9月,歐洲航天局就不得不啟動其中一顆衛星上的助推器,使其避開另一顆衛星,否則兩者就會相撞。

理論上講,一次碰撞可能會產生一些垃圾,然後引起另一次碰撞,又會產生更多的碎片,然後會導致一連串的碰撞。最終,地球將會被碎片包圍,無法通行。我們有可能需要花費數百年的時間才能清理出讓航天飛行再次安全的碎片。

SpaceX發射的首批60顆Starlink衛星故障率為5%,有三顆衛星在發射升空後失效,它們將圍繞地球一圈又一圈,直到地球引力將它們拉回地面,落入大氣層燃燒。但是這個時間有可能會長達一年之久。一旦衛星發射規模以幾十倍,幾百倍的數量增加,這種危害的比例就會急劇升高。

"超級星座 "衛星威脅夜空,給天文學家帶來難題

天上的衛星太亮會形成 "巨型星群",遮住星星,干擾望遠鏡的工作。

小型望遠鏡通常不會注意到太大的差異。但大型望遠鏡,特別是那些專門用來掃視整個天空的望遠鏡,就會遇到觀測問題。

衛星數量的激增會在地球望遠鏡上反射額外的光線,下圖是望遠鏡的相機在5分鐘曝光時間裡出現了19條白線破壞了拍攝畫面。

從智利的觀測站來看,在夜間的任何時間都能看到大約600至700個高空物體。這些來自衛星的反射光會擾亂天文學家搜尋可能從太陽方向接近的,威脅地球的小行星所需要的天文觀測以及其他天文研究。

總結

科技的進步給我們的生活帶來極大的便利,對社會經濟和環境的好處也是巨大的。但它也會帶來一些潛在的隱患和危險。

我們如何在技術創新進步的同時還能拯救天空,保護黑暗夜空自然資源,減少網際網路衛星的干擾,這也是科學家們需要繼續解決的難題。

參考資料:

https://en.wikipedia.org/wiki/Starlink

https://www.businessinsider.com/spacex-starlink-satellites-risks-astronomy-space-junk-2019-11

https://www.sciencenews.org/article/starlink-spacex-satellites-amazon-oneweb-global-internet-astronomy

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