据俄罗斯《共青团真理报》网站 6 月 8 日报道,埃隆・马斯克的太空探索技术公司发射的 “星链” 卫星接连坠落。由美国国家航空航天局(NASA)戈达德航天中心的物理学家丹尼・奥利维拉领导的研究小组对 “卫星雨” 进行了研究。
太空探索技术公司于 2019 年首次发射 “星链” 卫星,2020 年就有卫星坠落。但鉴于马斯克发射的 “星链” 卫星数量庞大,起初的坠落数量还在合理范围内。2020 年仅坠落了两颗卫星。但在 2021 年,坠落数量飙升至 78 颗。此后两年,坠落卫星数量基本保持在这个水平(2022 年坠落 99 颗,2023 年坠落 88 颗)。但去年情况发生了奇怪的变化:316 颗卫星在大气层中烧毁。至此,“星链” 共损失 583 颗卫星。大约每 15 颗卫星中就有一颗坠落,到底发生了什么?
研究小组将卫星坠落的时间与各种自然现象进行对比,发现卫星坠落与太阳活动存在明确的关联。研究报告指出:“我们清楚地发现,当前太阳活跃度的增强对‘星链’卫星坠入大气层产生了显著影响。这是一个研究卫星轨道阻力的绝佳时期,因为在本轮太阳活动高峰期,地球低轨卫星的数量达到了人类历史上的最高水平。”
“星链” 卫星的发射始于 2019 年,当时处于太阳活动的低谷期。NASA 的统计显示,去年是太阳活动的高峰期。太阳活动的周期约为 11 年。当太阳表面出现许多黑子时,会发生强烈的爆炸和太阳耀斑。太阳风通过日冕洞向外喷发,其中一部分物质会朝地球方向飞去,引发磁暴。当太阳等离子体到达地球并引发磁暴时,还会产生另一种效应 —— 一种对上层大气的加热现象。大气层被加热后会膨胀,卫星会感受到更大的飞行阻力,从而脱离轨道,最终坠落。由于 “星链” 卫星需要提供通信服务,其轨道高度较低。据估计,这种轨道上的卫星平均寿命为 5 年。
尽管这一现象总体上可以理解,但仍有许多谜团。例如,研究报告指出,70% 的卫星并非在强磁暴期间坠落,而是在中等磁暴和弱磁暴期间坠落。这很可能是因为弱磁暴通常持续时间更长,会缓慢地 “侵蚀” 轨道,将卫星推向不可避免的结局。
据了解,星链卫星是马斯克太空探索技术公司(SpaceX)旗下的 “全球卫星宽带” 项目,该项目计划为包括偏远地区在内的全球 “任何地方” 提供卫星宽带。由于 SpaceX 研发出的猎鹰火箭的相对低成本和强大运力,星链卫星可以频繁发射,一次发射可以将几十颗卫星送上太空。在升空后,有不少星链卫星会主动进行升轨操作,这是因为火箭发射升空后,星箭分离的轨道高度较低,所以需要卫星自主升轨。
不过,数量过多的星链卫星也引起了一些麻烦,如 2021 年我国天宫空间站曾为了躲避马斯克的星链卫星进行两次紧急避碰,而英国 One Web 公司旗下卫星也曾险些和星链卫星发生碰撞事件。因此,有天文学家批评称,由于地球外层空间有限,数目繁多的星链卫星也更易增加碰撞事件发生的概率,形成更多的太空碎片,危害宇航员的生命安全。SpaceX 官网称,这批星链卫星已经设计为跌入大气层时会自动销毁,这意味着不会产生轨道碎片,也不会有卫星部件撞击地面,“星链团队为减少轨道碎片做出了巨大努力” 。
美国太空探索技术公司首席执行官埃隆・马斯克在接受采访时表示,“星链” 将由 4.2 万颗卫星组成,耗资约 300 亿美元,不包括后期维护和补替费用。按照卫星单价为 100 万美元计算,此次地磁暴令该公司损失了 4000 万至 5000 万美元。自 2015 年 2 月 “星链” 计划启动至今,美国太空探索技术公司已发射 2091 颗 “星链” 卫星,相当于 7 年完成总计划的 5%。
据报道,“星链” 卫星的使用寿命约 5 至 7 年。也就是说,上述 4.2 万颗卫星每隔 7 年需全部更换一遍,即每年要发射 6000 颗。若以每次集体发射 60 颗计算,每年需发射 100 次,平均每周发射约 2 次。目前,该公司发射频率约为每两周 1 次,1 年发射千余颗。以此速度,“星链” 计划将是一个永无终日的 “黑洞”。
目前已升空的 “星链” 卫星主要为北美、欧洲等国家终端用户提供网络服务。单个用户每月费用为 99 美元,终端接收器费用为 499 美元,而该接收器的成本在 2500 美元左右。在美国,以地面基站构建的家庭宽带网每月最低费用在 80 美元以上。从商业角度看,“星链” 计划规模庞大,但赚取的利润并不高。而且,“星链” 的设计初衷是针对偏远地区、远洋舰船、航空器等地面基站尚未覆盖的地区,而这些区域用户量仅占全球人口的 3%。“星链” 计划这种商业运营模式在让人费解的同时,也引发外界对美国发展这一计划真实意图的诸多猜测。
事实上,“星链” 的真正价值不在商业而在军事,未来或将引发新一轮 “星球大战”。美国媒体称,未来 “星链” 或将代替全球卫星定位系统(简称 GPS),成为美军下一代 “可靠导航定位与授时” 的首选。测试结果显示,“星链” 卫星的传输速率在 100Mbps 以上,精度在 1 米以内,信号强度是 GPS 的 10 倍以上,具备更强的抗干扰能力。目前,美军使用高轨道卫星通信存在 250 毫秒的延迟传输,而 “星链” 卫星可提供 25 毫秒的低延迟速度,实现实时通信,并在各类武器平台交换数据。事实上,美军提出的 “多域作战”“马赛克战”“作战云” 等新型作战概念,都是以 “星链” 提供的分布式极速数据通信为技术支撑,以达成 “从传感器到武器” 的内聚式联合作战效应。
美军现有各类侦察卫星存在过顶次数有限、分辨率不高、造价昂贵等缺点。而 “星链” 卫星具有成本低、数量多、覆盖面广、重访周期短、识别率高等特点。在 “星链” 卫星上搭载各类军用载荷,可对地面目标进行全方位、全天候侦察监视,也可遂行防空反导、拦截高超音速武器等任务。据报道,每颗 “星链” 卫星都配备氪离子推进器,具备机动可变轨功能。若搭载传感器、机械臂、弹头、激光、微波等装备,可对他国卫星、空间站实施侦察监视、软杀伤、硬摧毁等作战行动。
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