河总下台仍抢手 传多队有兴趣

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郑集杨 晓查 发自 凹非寺

量子位 报道 | 民众号 QbitAI

关于马斯克旗下SpaceX的“星链”(Starlink),令人忧郁的事情照样发生了。

之前轰轰烈烈一次次发射之后,就有天文学家投诉影响正常观察。

厥后太空爱好者也担忧,若是这些卫星成为挤占轨道、成为太空垃圾,甚至成为“锁死”地球的外壳怎么办?

皇冠app下载(huangguan.us):马斯克放的卫星被曝3%已成太空垃圾,最坏可能“锁死”地球人 第1张

不仅影响其余国家探索太空,而且万一地球有“危急”,出路就这样被堵死了。

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万万没想到,上述担忧现在就真真切切最先了。

哈佛-史密松天体物理学中央的科学家Jonathan McDowell,在对照了SpaceX和美国政府的数据后,发现已经发射上天的800多颗星链卫星中,有约莫3%已经失效。

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所谓“失效”,是指这些星链卫星,已经不再受到地面指令控制、也无法变轨。

McDowell教授示意,虽然3%的故障率不算高,但思量到SpaceX的卫星互联网设计规模重大。

纵然3%的卫星失控,此以往,数目也相当可畏。

凭据国际电信同盟(ITU)的最新文件,SpaceX设计发射多达42000颗卫星,每颗卫星重量约莫227公斤。

若是故障率没有改善,那么星链未来最多能发生1200多颗“死”卫星……

云云数目的太空垃圾,足以让各国宇航局都“人心惶惶”,没准哪天自己发射的航天器,就会被撞坏了。

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△ 准备发射的一组SpaceX星链卫星

SpaceX官方,已经被问到了这个问题。

但现在太空中事实有若干星链卫星已经失效,SpaceX官方没有给出详细数字,也没有对3%这个故障率做出回应。

而凭据今年5月到6月SpaceX发给美国联邦通讯委员会(FCC)的两条最新通知披露,星链自部署以来,已经有好几颗失去了灵活能力。

3%的故障率有多恐怖

发现这一问题的McDowell教授注释:

他们(SpaceX)的失败率并不恐怖,不比其他任何人的失败率糟糕。但令人担忧的是,在云云重大的卫星系统中,纵然是正常的失败率,也会导致大量不良太空垃圾的发生。

McDowell教授忧郁的是大量报废卫星造成凯斯勒征象(Kessler Syndrome),这才是最恐怖的。

凯斯勒征象,是美国航天局(NASA)的太空碎片研究专家唐纳德・凯斯勒在1978年提出的一种理论。

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他以为,若是地球低轨道的太空垃圾密度足够高,将发生级联碰撞:

一块碎片被碰撞发生多个碎屑,这些碎屑又会与其他的太空垃圾继续碰撞,发生更多的碎屑。

这会让低轨道区域充满太空垃圾,从而使低空卫星在这一区域很难存活,甚至会影响人类发射更高轨道的卫星。

最严重的效果,是影响几代地球人探索太空的能力,把人类彻底“锁死”在地球上几百年。

而现在,星链设计伟大的发射量,不禁让人们担忧凯斯勒的假设正在酿成现实。

FCC文件显示,SpaceX设计制造1.2万颗卫星,而国际电联文件显示,SpaceX设计制造4.2万颗卫星。

在这两种情况下,3%的故障率,划分对应有360或1260个――227千克的卫星失去控制。

凭据欧洲航天局太空碎片办公室(SDO)资料,停止2020年2月,地球轨道上现在有5500颗卫星,其中约2300颗仍在运行。

这意味着若是星链建成完整的系统,将使太空中无法运行的人造卫星数目增添11%或40%。

若是再思量轨道上卫星碰撞发生的碎屑数目,问题看起来加倍严重。

除“死卫星”外,SDO估量,地球轨道上现在有3.4万个物体直径跨越10厘米,90万个物体在1厘米到10厘米之间,并且有1.28亿个物体在1毫米至1厘米之间。

模拟图就已经很吓人了。

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△ 欧洲航天局对大于1mm太空垃圾的模拟

欧洲航天局逃过一劫

值得注意的是,星链对航天器的威胁并非危言耸听。

2019年9月,欧洲航天局(ESA)就履历了惊险一幕。

那时凭据轨道推算,欧洲航天局的大气动力学监测卫星Aeolus有0.1%的概率与星链卫星发生碰撞。

虽然0.1%的概率看似很小,然则在太空中碰撞几率到达0.001%就需要对卫星轨道举行干预。

而且这两颗卫星的质量都不小,Aeolus约莫1.36吨,星链质量约莫是227千克。人造卫星的运行速率是子弹的10倍以上。

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一旦二者撞上,效果不堪设想。

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△ NASA在一项测试中模拟太空碎片与飞船碰撞的效果

厥后,由于SpaceX“没有设计接纳行动”,欧洲宇航局不得不在最后时刻,对自己的卫星自动变轨,避免了事故发生。

而SpaceX事后注释,由于通讯系统中存在“错误”,导致他们错过了ESA的电子邮件。

虽然最后效果,算是“虚惊一场”,但这件事足以敲响了警钟。

那么SpaceX,就真的没有平安和自毁方案吗?

又事实靠不靠得住?

“星链”的平安和自毁

SpaceX自己先容,星链卫星在正常事情下,是能够离轨进入大气层,从而举行自毁的。

同时,另有自动碰撞规避系统来保障卫星来太空中的平安。

不外,一旦发生了灵活能力的故障,上述的那些能力,就需要重新评估。

卫星自毁

离子发动机,在卫星构件中是动力焦点。

星链的离轨,离不开离子发动机的运作。

它泛起于上世纪60年代,其原理是先将气体电离,然后用电场力将带电的离子加速后喷出,形成反作用力实现推动。

通常,业内使用氙离子来作为离子推进器的离子源(燃料)。

而SpaceX出于节约成本,选择的则是氪离子。虽然氪比氙更不易电离,然则氪离子的价格比氙离子源廉价近10倍,这是出于商业的思量。

此外,SpaceX为了进一步节约成本,在星链卫星中都只设置了一个离子发动机。

然而,这是有平安隐患的,由于通常航天器会设置多个发动机以防止某一发动机泛起故障后导致卫星失能,而SpaceX这一行为无疑会提高星链卫星的故障率。

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那么,离子发动机,在离轨的时刻,事实角色若何?

当卫星需要变轨或离轨的时刻,好比监测到碰撞或者卫星自毁,离子发动机可以增减速率,从而实现对原轨道的脱离。

以卫星自毁举行剖析,当卫星寿命即将终结,离子发动机将会事情反推,降低速率和轨道,让卫星很快坠入大气层。

之后基于特殊的结构设计,进入大气层的卫星能够迅速燃烧,剖析成为相符平安尺度的细小颗粒,不会对地面造成威胁。

然则,一旦失去灵活能力,则一切就不一样了。

岂论其是通讯系统泛起故障,照样离子发动机有问题,都意味着该卫星已经失去了地面控制,独自游离于太空之中。

不外需要弥补的是,纵然卫星发生故障失去灵活能力,也并非完全不能自毁。

可以通过自然下降来完成――卫星靠稀薄空气阻力缓慢降低轨道,最终进入大气层,但这是一个漫长的历程。

而在这一历程中,卫星跟太空垃圾没两样,同样会给正常事情的航天器,带来不小的威胁。

碰撞规避

此外,灵活能力故障带来的威胁,也不是星链卫星自身带有自主碰撞规避系统,就可以规避的。

由于自主碰撞规避系统的正常运转,通讯和动力,二者缺一不可。

如示意图所示,卫星能够使用从地面传输的空间碎片威胁信息数据,或者获得指令,使用自身携带的四个动量轮系统,配合离子推进系统来实现碰撞规避。

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比喻来说,所谓自主碰撞规避系统,不是看到石头,然后躲开它,而像是空中交通管制。

这个系统可以保证卫星在正常事情下,自动规避其他航天器或者太空碎片,然则在发生故障时,它不能成为规避其他航天器的“保险丝”。

以是从原理和效果上来看,虽然星链卫星自称拥有自毁和碰撞规避的功效,但都是基于卫星正常运转时所设计。

而一旦发生故障,效果大同小异――造成太空垃圾。

而现在为止,对于若何善后,马斯克和SpaceX,完全没有给出过备份方案。

只管开发不管效果

更恐怖的是,这更像是一场军备竞赛。

SpaceX“置若罔闻”效果,其他公司也避而不谈。

已经停业的OneWeb发射了74枚卫星,这家公司原本设计发射4.8万颗卫星;

贝佐斯旗下的亚马逊也有个互联网卫星Kuiper设计,预计发射3200枚卫星;

甚至苹果也被彭博爆料,有类似的设计……

全球范围内更多商业公司,也都加入了这场资源抢位战中。

在当初马斯克的星链雄心曝光时,就有人“厚黑”的角度这样评价:

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