劃重點(diǎn)：
1SpaceX向FCC提交的報(bào)告顯示，在過去6個(gè)月中，該公司被迫調(diào)整星鏈衛(wèi)星方向超過2.5萬次，以免與其他航天器或軌道碎片碰撞。
2自從2019年首顆星鏈衛(wèi)星入軌以來，SpaceX已經(jīng)被迫轉(zhuǎn)向了5萬多次，以防止碰撞。
3專家表示，星鏈衛(wèi)星為防碰撞進(jìn)行轉(zhuǎn)向的次數(shù)大約每6個(gè)月就會翻一番。照此計(jì)算，到2018年，SpaceX需要轉(zhuǎn)向的次數(shù)將達(dá)到100萬次。
4衛(wèi)星在軌道上進(jìn)行機(jī)動(dòng)規(guī)避也相當(dāng)危險(xiǎn)，專家將其比作在高速上行駛的汽車每隔10米進(jìn)行一次急轉(zhuǎn)彎。
科技新聞?dòng)?7月7日消息，在過去6個(gè)月里，埃隆馬斯克（Elon Musk）旗下SpaceX公司的星鏈衛(wèi)星為避免軌道碰撞而進(jìn)行了2.5萬次轉(zhuǎn)向，這類機(jī)動(dòng)操作次數(shù)激增引發(fā)了人們對衛(wèi)星長期可持續(xù)性運(yùn)行的擔(dān)憂，因?yàn)槲磥韼啄陮⒂袛?shù)以萬計(jì)的新衛(wèi)星被發(fā)射到軌道上。
SpaceX于6月末向美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)提交的報(bào)告顯示，該公司星鏈網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星在2022年12月1日至2023年5月31日期間被迫轉(zhuǎn)向超過2.5萬次，以免與其他航天器和軌道碎片發(fā)生潛在碰撞。與六個(gè)月（2022年6月至11月）相比，這個(gè)數(shù)字幾乎翻了一倍。而自2019年首顆星鏈衛(wèi)星入軌以來，這些衛(wèi)星已經(jīng)被迫轉(zhuǎn)向了5萬多次，以防止碰撞。
圖1：自從首顆星鏈衛(wèi)星發(fā)射以來，SpaceX已經(jīng)進(jìn)行了5萬多次轉(zhuǎn)向操作
SpaceX在報(bào)告中指出：“由于沒有其他運(yùn)營商報(bào)告此類操作，因此不清楚該操作數(shù)量與行業(yè)其他運(yùn)營商相比如何。星鏈衛(wèi)星將在碰撞概率大于1e-5(即10萬分之一)時(shí)進(jìn)行機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)向，而不是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的1e-4(1萬分之一)。”
星鏈衛(wèi)星轉(zhuǎn)向次數(shù)的急劇增加令專家們感到擔(dān)憂，因?yàn)檫@遵循指數(shù)曲線規(guī)律，導(dǎo)致人們擔(dān)心軌道環(huán)境下的操作安全可能很快就會失控。
英國南安普頓大學(xué)的航天學(xué)教授、巨型太空互聯(lián)網(wǎng)對軌道安全影響方面的權(quán)威專家休劉易斯（Hugh Lewis）表示：“現(xiàn)在，衛(wèi)星轉(zhuǎn)向次數(shù)正呈指數(shù)級增長。這意味著，大約每六個(gè)月就會翻一番。指數(shù)趨勢帶來的問題在于，衛(wèi)星轉(zhuǎn)向調(diào)整的次數(shù)很快就會達(dá)到驚人的數(shù)字。”
到2028年轉(zhuǎn)向100萬次？
劉易斯匯編的數(shù)據(jù)顯示，在2021年上半年，星鏈衛(wèi)星進(jìn)行了2219次避碰機(jī)動(dòng)。在2021年12月結(jié)束的六個(gè)月期間，這個(gè)數(shù)字增長到3333次。在2021年12月至2022年6月期間，轉(zhuǎn)向次數(shù)翻了一番，達(dá)到6873次。在2022年下半年，SpaceX不得不改變其衛(wèi)星的路徑13612次，以避免發(fā)生潛在的碰撞。在提交給美國聯(lián)邦通信委員會的最新報(bào)告中，該公司承認(rèn)在過去六個(gè)月里進(jìn)行25299次避碰機(jī)動(dòng)，每顆衛(wèi)星平均轉(zhuǎn)向了12次。
劉易斯表示：“現(xiàn)在，每六個(gè)月，衛(wèi)星轉(zhuǎn)向的次數(shù)就會增加一倍。在短短兩年內(nèi)，這種操作已經(jīng)增長了10倍。據(jù)此我們可以預(yù)測下：在接下來的六個(gè)月里，轉(zhuǎn)向次數(shù)將超過5萬次，然后是10萬次，再往后是20萬，以此類推。”
如果這一趨勢繼續(xù)下去，到2028年，星鏈衛(wèi)星將不得不在半年內(nèi)機(jī)動(dòng)近100萬次，以盡量減少軌道碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。劉易斯預(yù)計(jì)，這種增長不會很快放緩。到目前為止，SpaceX已經(jīng)部署了其計(jì)劃中第一代網(wǎng)絡(luò)1.2萬顆衛(wèi)星中的三分之一，并以每年800多顆的常規(guī)速度發(fā)射衛(wèi)星。在可預(yù)見的未來，這一趨勢將繼續(xù)下去。
然而，第一代星鏈網(wǎng)絡(luò)僅僅是個(gè)開始。美國聯(lián)邦通信委員會已經(jīng)部分批準(zhǔn)了SpaceX第二代星鏈網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，該計(jì)劃可能由多達(dá)3萬顆衛(wèi)星組成。世界各地的其他參與者，包括亞馬遜的“柯伊伯計(jì)劃”，都在爭先恐后地從各自的監(jiān)管機(jī)構(gòu)那里獲得發(fā)射許可。
圖2：星鏈衛(wèi)星為避免軌道碰撞而進(jìn)行轉(zhuǎn)向的次數(shù)預(yù)測
衛(wèi)星轉(zhuǎn)向就像汽車在高速上急轉(zhuǎn)彎
奧爾登法律事務(wù)所(Alden Legal)的衛(wèi)星監(jiān)管專家、英國衛(wèi)星金融網(wǎng)絡(luò)主席喬安妮惠勒(Joanne Wheeler)說，在國際電信聯(lián)盟（ITU）注冊的衛(wèi)星數(shù)量超過170萬顆。國際電信聯(lián)盟是聯(lián)合國監(jiān)督衛(wèi)星使用無線電頻率的機(jī)構(gòu)。盡管并非所有這些計(jì)劃都有可能實(shí)現(xiàn)，但衛(wèi)星需要轉(zhuǎn)向的數(shù)字如此之高，以至于劉易斯等專家質(zhì)疑軌道秩序能否維持。
劉易斯說：“如果我們在2030年前擁有10萬顆活動(dòng)衛(wèi)星，那么我懷疑所有衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商將進(jìn)行的總體機(jī)動(dòng)數(shù)量將是巨大的。你需要采取措施來減輕高風(fēng)險(xiǎn)碰撞事件，但這就像在高速公路上開車，每隔10米就急轉(zhuǎn)彎一次，以避免碰撞。這絕對是非常危險(xiǎn)的。”
根據(jù)歐洲航天局的數(shù)據(jù)，目前大約有10500顆衛(wèi)星圍繞著地球運(yùn)行，其中8100顆處于運(yùn)行狀態(tài)。直到最近幾年，近地軌道才開始變得如此擁擠。根據(jù)Statista的數(shù)據(jù)，在2019年，只有大約2300顆活躍衛(wèi)星在繞地球運(yùn)行。衛(wèi)星數(shù)量激增的主要推動(dòng)力就是星鏈，它是迄今為止規(guī)模最大的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。
新衛(wèi)星并不是軌道轉(zhuǎn)向激增的唯一原因。太空碎片的數(shù)量（包括報(bào)廢的航天器、舊的火箭系統(tǒng)和各種碎片）也在繼續(xù)增長，這使得操作人員越來越難以保證航天器的安全。
目前，每當(dāng)軌道模型顯示其中一顆星鏈衛(wèi)星穿越另一個(gè)物體路徑的概率高于十萬分之一時(shí)，SpaceX就會進(jìn)行規(guī)避機(jī)動(dòng)。這一門檻比美國宇航局（NASA）和其他國際機(jī)構(gòu)所堅(jiān)持的標(biāo)準(zhǔn)低10倍。
然而，劉易斯質(zhì)疑SpaceX是否能夠在“連接警報(bào)”數(shù)量不斷增加的情況下保持如此高的標(biāo)準(zhǔn)。他補(bǔ)充說，盡管該公司做出了努力，但碰撞的剩余風(fēng)險(xiǎn)也將繼續(xù)上升。
喬納森麥克道爾（Jonathan McDowell）是哈佛-史密森天體物理中心的天體物理學(xué)家，也是另一位經(jīng)常在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目辯論中發(fā)出警告的人。他同意劉易斯的觀點(diǎn)：“SpaceX相信他們可以處理不斷增加的轉(zhuǎn)向負(fù)荷，但我不相信該公司已經(jīng)適當(dāng)?shù)乜紤]到了非統(tǒng)計(jì)誤差，即獨(dú)立和不可預(yù)測的失誤可能會導(dǎo)致的糟糕結(jié)果，所以我擔(dān)心我們的操作正處于安全的邊緣。”
防撞系統(tǒng)還不太可靠
星鏈依賴于其自主防撞系統(tǒng)，該系統(tǒng)指示衛(wèi)星根據(jù)太空中物體的軌道軌跡模型進(jìn)行機(jī)動(dòng)。這些模型提前幾天提供警報(bào)，它可能并不總是正確的。此外，其他因素，如由空間天氣引起的高海拔地區(qū)地球大氣密度的變化，也可能會影響這些計(jì)算的準(zhǔn)確性。
圖3：SpaceX星鏈互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星規(guī)模的預(yù)期增長
劉易斯表示：“人們擔(dān)心，在沒有采取任何行動(dòng)的情況下，星鏈衛(wèi)星需要連續(xù)機(jī)動(dòng)的情況。你可以說，在這些情況下發(fā)生碰撞的可能性非常低，但考慮到它們的數(shù)量非常多，這代表著相當(dāng)大的風(fēng)險(xiǎn)。這就像買彩票一樣。如果只買一張，你不太可能中獎(jiǎng)，但如果你買一百萬張，你就有很大的中獎(jiǎng)機(jī)會。”
劉易斯預(yù)計(jì)，除非監(jiān)管機(jī)構(gòu)限制在軌衛(wèi)星的數(shù)量，否則碰撞將很快成為太空中的常態(tài)。這種碰撞將導(dǎo)致完全失去控制的空間碎片數(shù)量迅速增加，從而導(dǎo)致越來越多的碰撞。這個(gè)過程最終可能會導(dǎo)致所謂的凱斯勒綜合癥，這是前美國宇航局物理學(xué)家唐納德凱斯勒（Donald Kessler）在20世紀(jì)70年代末預(yù)測的一種情況。在2013年奧斯卡獲獎(jiǎng)影片《地心引力》(Gravity)中，凱斯勒綜合癥是一種不可阻擋的連環(huán)碰撞，可能會導(dǎo)致部分軌道環(huán)境完全無法使用。
現(xiàn)實(shí)中的碰撞危險(xiǎn)
對于上述擔(dān)憂，SpaceX正在尋求解決方案。該公司去年曾發(fā)表聲明，承諾“致力于維護(hù)安全的軌道環(huán)境，保護(hù)人類航天飛行，并確保環(huán)境在未來的地球軌道及更遠(yuǎn)的任務(wù)中保持可持續(xù)發(fā)展。”
SpaceX辯稱，該公司努力將星鏈設(shè)計(jì)成一個(gè)安全和可持續(xù)的系統(tǒng)，并透露了其衛(wèi)星如何自主行動(dòng)以避免碰撞的細(xì)節(jié)。麥克道爾稱：“SpaceX對他們的程序給出了詳細(xì)解釋，這是受歡迎的，盡管比原本可能的晚了幾年。”
長期以來，天文學(xué)家和其他領(lǐng)域科學(xué)家始終對星鏈計(jì)劃表示擔(dān)憂，盡管該計(jì)劃旨在為世界上任何地方提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入。衛(wèi)星會在天文圖像中留下明亮的軌跡，尤其是在發(fā)射后不久，在進(jìn)入運(yùn)行軌道之前，肉眼依然可以看到。
然而，SpaceX發(fā)表聲明之際，對碰撞的擔(dān)憂正受到越來越多的關(guān)注。2021年12月3日，中國曾向聯(lián)合國和平利用外層空間委員會提交申訴，稱中國載人空間站曾兩次不得不進(jìn)行機(jī)動(dòng)，以避免與星鏈衛(wèi)星發(fā)生碰撞。
然后，在去年2月7日，NASA的載人航天部門向聯(lián)邦通信委員會提交了一封信，表達(dá)了對第二代星鏈互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃的擔(dān)憂。NASA在信中表示，如此龐大的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)會大幅增加軌道碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，可能威脅到其衛(wèi)星和宇航員安全。該機(jī)構(gòu)還表示，反射陽光的閃光可能會干擾其太空望遠(yuǎn)鏡和地球觀測衛(wèi)星。
去年2月3日，SpaceX在一場太陽風(fēng)暴中發(fā)射了49顆星鏈衛(wèi)星。由于這些衛(wèi)星受到的大氣阻力比平時(shí)強(qiáng)50%，結(jié)果49顆衛(wèi)星中有38顆脫離軌道并被摧毀，可能使該公司損失數(shù)千萬美元。 （文/金鹿）
