時至今日,近3000個航天器持續圍繞地球飛行。隨著衛星材料與體積設計層面的不斷最佳化,這一數字正在不斷增長。
當然,把這麼多衛星送入軌道會產生新的問題,例如產生大量太空垃圾以及嚴重影響我們對夜空的觀測能力。但是,衛星也為我們提供著至關重要的服務。
以大家最熟悉的GPS為例,這項服務已經成為很多司機的出行嚮導。衛星也為我們的天氣預報提供著關鍵資料。但是,衛星還在以多種出乎大家意料的方式影響著我們的生活,下面一起來看。
1. 付款
無論大家使用的是非接觸式付款、用Google Pay買一杯咖啡,還是使用ATM機提取現金,這些操作都離不開衛星的支援。實際上,所有金融交易——從總值數百萬英鎊的股市交易,到你在影片網站的每月續費訂閱——都依賴於衛星定位加定時服務方可保障周全。
全球導航衛星系統在地表之上約2萬公里處持續運轉,並不斷與手機及計算機保持通訊,準確告知這些裝置當前在哪裡、當前是什麼時間。GPS是美國建立的最具知名度的同類系統,歐洲的伽利略與俄羅斯的格羅納斯也提供類似的服務。
只有這種精確的計時支援,我們的財務交易才能保證同步進行。一旦選擇的時間出錯,資金很可能先到達某一人的賬戶,之後才離開另一人的賬戶。這種問題在股票交易當中完全不可接受,因為股票價格往往會在幾秒鐘之內急劇波動。因此,全球金融機構也將此視為最根本的安全性要求。
2. 拯救生命
隨著全球氣候的變化,自然災害(包括森林火災與熱帶風暴)正變得越來越頻繁。幸運的是,衛星提供一種全面的災難監控方式,幫助我們研究這類事件,進而支援我們的救災與響應預案。
德國企業OroraTech目前正使用一系列航天器中的資料檢測火災的爆發。他們使用紅外影象識別地表熱點,透過風速指標預測火勢,並配合地形與植被圖幫助消防員規劃其應對措施。
來自衛星的資料也被用於監測熱帶風暴,預測其行進路徑並幫助社群為預期的影響做好準備。
面對愈發嚴酷的全球挑戰,我們需要在此基礎之上建立起更加協調一致的全球對策。2000年,已經有17個國家同意在緊急情況下自由共享衛星資料。迄今為止,透過來自60多顆衛星的資料,此份憲章已經透過近700種方式支援126個國家的救災工作。
3. 為公義而戰
衛星的執行空間屬於“無人區”,目前沒有任何國家或實體宣稱自己“擁有”太空區域。因此與飛機或無人機不同,衛星能夠對地球上的任何區域成像。相比之下,飛機或無人機往往需要獲得許可才能進入另一國家的領空。
大多數衛星圍繞近地軌道執行,距我們頭頂僅300公里至1000公里,只需90分鐘左右即可繞地球一週。隨著地球的不斷自轉,每條軌道上的衛星都能不斷拍攝所掠過的區域。
4. 打擊海盜
目前,法律要求超過一定排水量的船隻每分鐘就應廣播一次所在位置。在海岸附近,陸基天線可以檢測到這些訊號;但在船舶航往遠洋區域時,訊號則只能由衛星或者附近的其他船隻接收。
海盜、非法漁民以及其他暴力組織往往會刻意拆除信標或關閉訊號發射以隱匿行跡。幸運的是,高解析度衛星影象可以配合合成孔徑雷達技術準確識別出這些船隻。
透過將識別到的船隻與檢測到的信標位置進行比較,我們即可發現這些“隱形”船隻,並向各地執法機構發出警告。
5. 發現瀕危物種
可以想象,對野生動物進行追蹤是一項極為棘手的難題,特別是難以把握偏遠地區動物的群體動向。為了應對這一挑戰,研究人員開始使用衛星影象測量冰面上的鳥糞數量,藉此估算企鵝的種族規模。
最近,科學家開始使用極高解析度衛星資料,甚至能夠從太空拍攝的影象中識別並計數鯨魚及大象等動物。雖然現有衛星技術還無法識別出個體動物,但環境保護主義者已經能夠藉此監控盜獵、人類入侵與棲息地破壞等行為,保護瀕臨滅絕的物種免遭戕害。
6. 尋找生命
相當一部分繞地球軌道執行的衛星將視線投向外部,始終注視著深空。地球上仍有眾多陸基望遠鏡在研究深空,而透過將這些望遠鏡送入繞地軌道,我們可以避免地表大氣層的影響,幫助我們更清晰地窺探外部的宇宙。
這種清晰的視野對我們尋找系外行星至關重要。與恆星不同,這些圍繞太陽系以外其他恆星持續執行的行星自身並不發光,因此我們透過衡量在行星行經恆星時產生的微小光線傾角變化,即可檢測到這些行星的存在。
希望其中一些行星能夠承載起地外生命,為我們身在的宇宙增添更多活力。歐洲航天局於2019年上馬的Cheops任務已經發回第一條檢測自遙遠世界的資訊。雖然距離發現地外生命仍很遙遠,但終有一天,這些專案有望帶來我們渴望的答案:人類在宇宙中是否孤獨?