SpaceX、亞馬遜、OneWeb等瘋狂發(fā)射低軌衛(wèi)星 太空空間越來(lái)越緊張了

極客網(wǎng)·極客觀察10月14日 如果說(shuō)太空將會(huì)變得沒(méi)有空間，你可能以為在開(kāi)玩笑，實(shí)際上不是。隨著SpaceX、亞馬遜、OneWeb等公司持續(xù)推進(jìn)近地軌道通信，搭建太空互聯(lián)網(wǎng)，太空空間缺少將會(huì)變得越來(lái)越顯著。

位于不同軌道的衛(wèi)星數(shù)量正在快速飆升！數(shù)據(jù)系統(tǒng)制造商Dewesoft在報(bào)告中指出，到2021年9月1日，軌道上的衛(wèi)星數(shù)量已經(jīng)達(dá)到4550顆。

另?yè)?jù)美國(guó)環(huán)境團(tuán)體The Union of Concerned Scientists的統(tǒng)計(jì)，截止2021年年底，不同軌道上有衛(wèi)星4852顆；其中4078顆是低軌道衛(wèi)星，位于地表上空400-1200公里。

研究人造太空物體碎片的專家Stijn Lemmens說(shuō)，到2022年8月，太空中的衛(wèi)星數(shù)量已經(jīng)猛增至6100顆。

衛(wèi)星太多加劇太空交通協(xié)調(diào)困難

衛(wèi)星太多給當(dāng)前的太空交通協(xié)調(diào)系統(tǒng)帶來(lái)挑戰(zhàn)，目前的協(xié)調(diào)主要依靠不同機(jī)構(gòu)的溝通。

早在1970年代末期就有討論說(shuō)，應(yīng)該設(shè)立一個(gè)中心化全球機(jī)構(gòu)來(lái)協(xié)調(diào)，但Lemmens解釋稱，到目前為止還沒(méi)有一套機(jī)制或者一份國(guó)際條約可以解決問(wèn)題。

的確，現(xiàn)在也有一些條約涉及到交通協(xié)調(diào)，但是它將責(zé)任限定于國(guó)家，即使情況改變，真有一個(gè)中心化機(jī)構(gòu)來(lái)執(zhí)行此任務(wù)，它也需要時(shí)間搭建并運(yùn)行，而且它可能沒(méi)有實(shí)力來(lái)執(zhí)行政策。

目前已經(jīng)有很多私營(yíng)和政府項(xiàng)目正在尋找，看看有什么好辦法可以在衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商和其它利益相關(guān)方之間收集數(shù)據(jù)并散播。

Inmarsat公司高管Mark Dickinson估計(jì)，軌道上的衛(wèi)星數(shù)量估計(jì)每幾周就會(huì)增加100顆，這些衛(wèi)星絕大多數(shù)都處在近地軌道。

要確保有足夠的可用太空空間，追蹤碎片極為重要。衛(wèi)星大多都是主動(dòng)受控的，每顆衛(wèi)星都占據(jù)不同的高度，有不同的傾角，所謂傾角，基本上就是軌道相對(duì)于赤道的角度。

1978年NASA科學(xué)家Donald Kessler曾提出一套理論，他認(rèn)為太空碎片的數(shù)量存在一個(gè)臨界點(diǎn)，一旦突破臨界，現(xiàn)有航天器會(huì)發(fā)生碰撞，從而生成更多碎片，進(jìn)而產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果。如果Kessler的預(yù)測(cè)是真的，巨大的太空空間有可能變得不再適合衛(wèi)星及其它航天器“居住”。

現(xiàn)在的追蹤系統(tǒng)可以追蹤5cm-10cm的對(duì)象，再小便無(wú)法追蹤，但這些超小碎片也可能產(chǎn)生嚴(yán)重后果，損害航天器、生成新碎片。

有許多機(jī)構(gòu)監(jiān)視太空碎片，提前判斷可能存在的碰撞，盡力規(guī)避。這種方法有缺陷，比如監(jiān)控系統(tǒng)多種多樣就是一個(gè)麻煩。Lemmens指出，系統(tǒng)有用，但遠(yuǎn)不能說(shuō)理想：“它有用是因?yàn)樗仨氂杏谩！?/p>

目前行業(yè)正在開(kāi)發(fā)自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化偵測(cè)系統(tǒng)，它也許能最終緩解單個(gè)機(jī)構(gòu)的壓力。行業(yè)也許可以制定一套追蹤碎片的解決方案，不必讓大機(jī)構(gòu)（比如ITU）參與。

隨著大型近地衛(wèi)星星座的部署，想好好建模預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)簡(jiǎn)直跟算命一樣，Lemmens說(shuō)：“你只能預(yù)測(cè)趨勢(shì)并嘗試看到影響。”

太空垃圾已經(jīng)存在約60年，如果聽(tīng)之任之，未來(lái)肯定會(huì)更多。

太空碎片（垃圾）的清理難度加大

對(duì)于現(xiàn)在的監(jiān)管機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，碎片是一個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)有制度只是試圖阻止或者降低碎片的增長(zhǎng)速度，并不是要逆轉(zhuǎn)。

Lemmens說(shuō)：“我們現(xiàn)在陷入尷尬境地，如果想讓碎片數(shù)量減少，我們必須采取補(bǔ)救措施，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是要設(shè)計(jì)一些任務(wù)，前往太空捕捉大碎片，比如大的衛(wèi)星、大的火箭碎片，要消滅它們?！?/p>

現(xiàn)在的衛(wèi)星基本都具備避撞功能，這說(shuō)明各機(jī)構(gòu)有加強(qiáng)合作和溝通的意愿，大家想進(jìn)一步提高要求，比如提升航天器可靠性。

在建設(shè)衛(wèi)星“星座”時(shí)，運(yùn)營(yíng)商肯定會(huì)“過(guò)度建造”，只有這樣才能滿足峰值需求，畢竟衛(wèi)星是繞著地球旋轉(zhuǎn)的。在特定地區(qū)，比如某個(gè)城市，需求可能翻倍，正因如此星座內(nèi)衛(wèi)星的數(shù)量也必須翻倍。

將地面服務(wù)轉(zhuǎn)移到太空當(dāng)然需要大量衛(wèi)星，這肯定會(huì)導(dǎo)致太空空間緊張，不過(guò)導(dǎo)致空間緊張的還有其它原因。近地衛(wèi)星的運(yùn)營(yíng)壽命一般只有5-7年，所以如何規(guī)劃衛(wèi)星的終結(jié)對(duì)于控制碎片至關(guān)重要。壽命如此短，衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商必須不斷發(fā)射并退役，這種商業(yè)模式對(duì)資金的消耗肯定很大。

不難想象，太空互聯(lián)網(wǎng)投資是周期性的。在航空或海事領(lǐng)域，安裝兼容終端將是一件費(fèi)時(shí)費(fèi)力的事，客戶必須找到信心，相信服務(wù)能持續(xù)提供。服務(wù)提供商需要發(fā)射好幾代衛(wèi)星來(lái)提供服務(wù)，這會(huì)導(dǎo)致資金緊張。

正因如此，衛(wèi)星必然會(huì)追求便宜。許多運(yùn)營(yíng)商會(huì)剔除冗余系統(tǒng)，極力延長(zhǎng)衛(wèi)星壽命，從而達(dá)到降本目的。

有一項(xiàng)技術(shù)比較實(shí)用：專家讓衛(wèi)星攜帶少量燃料，碰到緊急情況可以避讓。到底需要多少燃料？這要根據(jù)衛(wèi)星所處的高度來(lái)決定。

如果衛(wèi)星只是在離地面400-500公里的地方飛行，當(dāng)運(yùn)營(yíng)壽命結(jié)束時(shí)它會(huì)以自然方式回歸大氣層。如果是這種短壽命衛(wèi)星，因?yàn)檫\(yùn)營(yíng)時(shí)間不夠長(zhǎng)，所以需要更多數(shù)量。如果衛(wèi)星占據(jù)的軌道比較高，數(shù)量就會(huì)要求少一些，因?yàn)槊款w衛(wèi)星可以覆蓋的面積更大。

似乎沒(méi)有什么靈丹妙藥，在高軌道飛行的衛(wèi)星雖然壽命長(zhǎng)，但運(yùn)營(yíng)商必須給衛(wèi)星回歸大氣層做規(guī)劃，讓它在25年內(nèi)可以安全退役。

對(duì)于監(jiān)管機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，企業(yè)快速部署衛(wèi)星是一大壓力，因?yàn)橐?guī)章制度落實(shí)的速度落后于企業(yè)的規(guī)劃。

OneWeb認(rèn)為，大量企業(yè)爭(zhēng)奪太空通信空間是有利的，價(jià)格會(huì)降低，服務(wù)競(jìng)爭(zhēng)會(huì)加劇，但是想解決商業(yè)太空活動(dòng)快速增加帶來(lái)的麻煩，國(guó)際合作和有效監(jiān)管是必要的。

總之，對(duì)于如今存在的挑戰(zhàn)，衛(wèi)星行業(yè)是清楚的。太空碎片問(wèn)題的確需要解決，它已經(jīng)嚴(yán)重壓縮了太空空間。

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