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【文/观察者网 赵挪亚】12月27日,中国空间站两次紧急避碰“星链”卫星(Starlink)的新闻,引起网络和科学界热议。两次事件中星链卫星的轨道机动,对中国空间站和上面搭载的航天员生命健康构成危险。

哈佛-史密松天体物理学中心的科学家乔纳森·麦克道威尔(Jonathan McDowell)搜集数据后发现,两次近距离接触中,星链一次没有调整过轨道,另一次则进行了“微小的躲避”。

回顾往昔,马斯克及其企业虽然在太空探索领域有诸多创新和突破,但星链计划广受非议。这并非星链首次威胁到其他国家或机构的太空任务。早在2019年,星链卫星就差点撞上欧洲航天局的“风神”地球观测卫星,马斯克引以为傲的自动避碰技术当时似乎也没起作用。如今,星链卫星已涉及大约1600起航天器接近事件,占到所有航天器事件的一半。

随着人类活动向太空扩展,近地空间正变得越来越拥挤。根据权威机构的估算,现在地球轨道上的卫星已近4000颗,碎片则超3万枚。类似于星链这样卫星群的数量和密度,不仅极大影响到天文观测,还大大增加了卫星之间碰撞的概率,进而引发“凯斯勒综合征”,阻碍人类的正常太空探索。

更令外界担忧的是,星链正通过庞大的卫星群,主导近地轨道的“规则”。欧空局局长阿施巴赫(Josef Aschbacher)本月初警告称,马斯克一人就拥有全球近一半的活跃卫星,他正在“制定规则”,而世界其他地区要尽快反应过来。

军事方面的专家则认为,星链在军事上的应用潜力巨大,可以与美国军方配合,监测其他国家的高超音速武器。而星链母公司宇宙探索(SpaceX)与美国军方之间的关系,也再次为人提起。

星链计划,“前科”累累

星链卫星 SpaceX图

科学家:其中一次近距离接触,星链没有调整轨道

本月3日,中国常驻维也纳联合国和其他国际组织代表团本月3日向联合国秘书长递交普通照会,美国SpaceX发射的星链卫星今年曾两度接近中国空间站。出于安全考虑,中国空间站组合体两次实施紧急避碰。

第一次紧急避碰发生在7月1日。文件称,美国星链-1095卫星自2020年4月19日起稳定运行在平均高度约555千米的轨道上,2021年5月16日至6月24日,该卫星持续降轨机动至平均轨道高度382千米后,保持在该轨道高度运行。

星链计划,“前科”累累

麦克道威尔搜集的资料显示,7月1日的近距离接触,红色为中国空间站,蓝色为星链卫星

第二次紧急避碰发生在10月21日,美国星链-2305卫星与中国空间站发生近距离接近事件,鉴于该卫星处于连续轨道机动状态,机动策略未知且无法评估轨道误差,存在与中国空间站碰撞风险。

星链计划,“前科”累累

10月21日的近距离接触

两次事件中,中国航天员正在空间站内执行任务,为确保中国航天员安全,中国空间站于两次实施紧急避碰,规避两目标碰撞的风险。

事件发生在近地轨道之上,这是指航天器距离地面高度较低的轨道。由于近地轨道卫星离地面较近,大多数对地观测卫星、测地卫星、空间站以及一些新的通信卫星系统都采用近地轨道,高度一般在200至1200公里。

27日,这份照会经过报道后,引起国内外的热议。包括路透社、英国广播公司(BBC)和美国福布斯在内的西方媒体,在报道时用了“相关投诉未获得独立认证”的表述。

但已有科学家在推特上表示,此事属实。哈佛-史密松天体物理学中心的天文学家麦克道威尔27日在推特上表示,根据数据,他已经确认了星链和中国空间站在7月1日和10月21日的两次近距离接触,并讲述了更多细节。

麦克道威尔称,在7月1日的近距离接触中,星链-1095卫星可能也进行了一次“微小的避碰”,但看起来中方“并不知道或不信任星链卫星要避碰”。

星链计划,“前科”累累

随后10月21日的近距离接触中,星链-2305卫星2个小时内,从370多公里的高度,一直攀升至超过390公里的高度,看起来没有任何的调整。而中国空间站的轨道变化更为明显。

西方媒体则更为关心中国网民的反应。路透社报道称,中国微博用户27日发表了批评马斯克和星链的言论。其中一人说,星链“只是一堆太空垃圾”,另一人则说星链是“美国的太空站武器”。

还有评论指出:“星链正在暴露风险,全人类都将为他们的商业活动付出代价。”

“星链要为半数以上的轨道近距离接触负责”

天文学家也有类似的想法。马斯克提出星链计划以后,招致了科学界的反对。有一部分看法认为,卫星群的数量和密度,已经严重影响了正常的天文观测。还有部分科学家表示,轨道碰撞的风险变得越来越大,而星链系统要负很大责任。

SpaceX首席执行官马斯克在2014年提出了“星链”计划,试图建立覆盖全球的卫星互联网,并在2019年将首批60颗卫星送入太空。迄今为止,SpaceX已经发射了近1900颗卫星。该项目原计划向太空发射1.2万颗卫星,但该公司已获准再建造约3万颗卫星,可能使卫星总数增加至4.2万颗。

从一开始,天文学家就觉得项目“不对劲”。加拿大里贾纳大学天文学助理教授萨曼莎·劳勒(Samantha Lawler)本月2日告诉加拿大广播公司(CBC),她居住的埃登沃尔德(Edenwold)农村自治市,原本是个观测天文的好地方。但随着商用卫星群的发射,夜晚的天空出现了很多新的“星座”。

“每天晚上我都能在几分钟内看到几颗卫星,这个数字还会增加很多。根据我们的模拟,算上这些反射太阳光的卫星亮度,以及这些公司使用的轨道,我可以在任何夏季夜晚,以及一年中白天的几个小时内,看到几百颗卫星。”

星链计划,“前科”累累

天空中的星链卫星群

目前,除了星链外,亚马逊也在主推“柯伊伯”计划(Project Kuiper),维珍航空创始人理查德·布兰森一度投资了“一网”(OneWeb)项目,如果再加上StarNet/GW等一系列其他公司,那么未来地球低轨上的卫星数量将会达到65000颗之多。

她说,如果6.5万颗卫星被发射到太空,而这一行业又不受监管,它们可能会掩盖来自恒星的光线。

科普作家小野·梅尔根(Ono Mergen)今年7月撰写专栏称,卫星群的广度和速度会影响天文数据,干扰无线电和望远镜成像。

尽管SpaceX为解决这个问题,推出了所谓的“黑暗卫星”(DarkSat),将卫星表层涂上黑色、抗反射材料,或装备了独立的遮阳板,但这些卫星仍然具有很高的亮度,是一个巨大的光污染源。它们仍会干扰射电图像中的天文数据。

梅尔根在文章中动情地写道:“我们是一个仰望星空的物种。但如今,我们面临着被少数贪婪的公司和他们的野心夺去夜空的危险。”

更为严重的是,星链这样的卫星群,会造成破坏极大的凯斯勒综合症。美国科学家唐纳德·凯斯勒(Donald Kessler)于1978年提出的理论,指出在太空垃圾过于密集的情况下,一颗卫星偏离轨道或者遭到一颗流星的撞击时会产生连锁反应,进而有大量卫星被毁,变成太空垃圾,对国际空间站等航天器的安全构成威胁。

眼下,凯斯勒的担忧正变成现实。南安普顿大学航天研究小组组长休·刘易斯(Hugh Lewis)今年8月对Space网站说,星链卫星群每个星期涉及大约1600起航天器接近事件;除去星链卫星彼此间的接近,这1600次中有500次都是星链和其他航天器的接近,甚至包括二者在小于1公里的距离之间飞过的情况。

“我回顾了2019年5月星链卫星首次发射以来的数据。”刘易斯说,“从那时起,空间危险接近评估卫星报告收集到的航天器接近次数增加了一倍多。现在,星链卫星已占到所有航天器事件的一半。”

相比而言,Starlink的竞争对手OneWeb目前运行的卫星超过250颗,每周与其他运营商的卫星近距离飞行80次。

而且情况还会变得更糟。到目前为止,在各级公司预计发射的数万颗卫星中,只有1700颗卫星被送入轨道。刘易斯的计算表明,一旦SpaceX发射第一代的全部1.2万颗卫星,星链卫星将涉及所有近距离接触的90%。

星链计划,“前科”累累

首批60颗卫星 图自SpaceX

涉及宇宙空间管理系统的凯汉公司(Kayhan Space)首席执行官兼联合创始人西马克·赫萨(Siemak Hesar)证实了刘易斯的说法。他表示,目前美国政府的空间监测网监视着大约3万个近地轨道的物体,其中包括运行和报废的卫星,以及大小超过10厘米的碎片。

赫萨表示,目录的规模预计在不久的将来会增加10倍,而部分原因就是星链这样卫星群的增长。“这个问题真的已经失控了,目前的流程都是手动的,没有伸缩性,而且如果发生碰撞,各方之间如果没有足够的信息共享,可能会受到影响。”

赫萨将这个问题比作在高速公路上开车,却不知道前方几公里发生了事故。如果两艘航天器在轨道上相撞,碰撞产生的碎片将威胁到经过同一区域的其他卫星。“你需要对附近飞行的其他参与者有态势感知。”

2019年,欧洲航天局的“风神”地球观测卫星就曾紧急改变轨道以规避星链-44卫星。当时这颗星链卫星下降到了320千米的高度,测试其自动脱离轨道的技术,结果却靠近了正在这一高度运行的“风神”卫星,导致碰撞风险。

美国福布斯新闻在当时的报道中称,SpaceX的星链卫星配备有自动避碰系统,可以跟踪在轨碎片和航天器并自动回避,但在此次事件中该系统似乎并未起到效果。

欧空局事后表示,“星链”这样的卫星群令人担忧,未来可能需要进行更多的卫星避碰演练。许多太空专家也指出,“星链”计划中的卫星数量已经远远超过当前近地轨道上的卫星总数,现有系统不足以应对这样的情况。

今年4月,一颗星链卫星与一颗英国OneWeb公司的同类卫星几乎相撞,二者最近时仅相距57.9米。美国太空部队第18太空控制中队当时发出“红色警报”。OneWeb太空探索公司公司指责SpaceX关闭了“星链”卫星上的人工智能自动防撞系统。

星链引担忧,谁来监管?

欧空局一直以来,都是星链计划的批评者之一。欧空局局长阿施巴赫本月初刚刚表示,马斯克的星链已经非常庞大,监管机构或竞争对手都很难赶上。“一个人拥有世界上一半的活跃卫星,这相当惊人。事实上,他正在制定规则。世界其他地区,包括欧洲……只是反应不够快。”

阿施巴赫说,作为国家政府的一部分,美国监管机构“不仅对发展经济感兴趣,而且对某些经济领域的主导地位也感兴趣。这样的事正在发生…….非常、非常、非常明显,也非常强烈。”

卢森堡经济大臣弗朗茨•法约(Franz Fayot)也表达了类似担忧。法约表示,需要制定新的规则,以确保太空的安全使用。“像马斯克这样的人,只是发射星座和卫星,把特斯拉推到轨道上。我们需要制定共同的规则。在一个完全放松管制的空间里做事,是一个令人担忧的问题。”他在卢森堡举办的欧洲新空间会议上如是说道。

负责追踪太空物体的NORSS组织创始人拉尔夫·丁斯利(Ralph Dinsley)表示,马斯克自己制造卫星,并可以通过SpaceX发射,这意味着他可以比竞争对手更快地占据最受欢迎的轨道。“以他把这些东西送入轨道的速度,他几乎拥有了这些轨道平面,因为没有人能进入那里。他正在创造太空中的马斯克主权。”

还有军事方面的担忧。香港英语媒体《南华早报》12月23日援引美国专业军事通讯周刊C4ISRENT称,美国已完成一颗名为高超音速弹道跟踪空间传感器(HBTSS)的原型卫星,将在近地轨道运行。完整状态下,这套卫星群将涵盖数百颗卫星,用于监测其他国家的高超音速武器。

《南华早报》援引的中国军事专家表示,星链这样的低轨道卫星群有潜力探测和跟踪高超音速武器,但这个系统有一个很大的缺点:维护费用昂贵。

另一名专家则认为,高超音速弹道跟踪空间传感器可能已经解决了探测问题,但并不容易拦截。

SpaceX与美国军方也有密切的联系。仅在今年,猎鹰9号火箭发射的卫星里,就有Hawk-2a、2b、2c信号情报卫星。6月,猎鹰九号火箭还发射了美国太空军的GPS III-05“尼尔·阿姆斯特朗”导航卫星。

那么,星链由谁来监管呢? 目前,全世界的卫星的轨道和频率均由联合国的国际电信联盟(ITU)统一管理,ITU只接受成员国的申请,并根据对各个国家的规划和管理向成员国分配相应的卫星轨道和频率。因此,任何企业要想运行商业卫星,都必须先向所在国家提出使用卫星轨道和频率资源的申请,再由该国电信主管部门向ITU提出申请。

2019年10月15日,美国联邦通信委员会(FCC)代表SpaceX向国际电信联盟(ITU)提交了申请,为额外的3万颗星链卫星安排频谱。

《金融时报》12月3日指出,尽管国际电联负责协调无线电频率,但没有一个国际权威机构或监管机构来控制卫星发射。

中国外交部发言人赵立坚12月28日证实了中国空间站紧急避碰的消息,并表示:美国口口声声宣称所谓负责任外空行为概念,自己却无视外空国际条约义务,对航天员生命安全造成严重威胁,这是典型的双重标准。

关于作者: 周易大师

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