首页 科技 正文

马斯克的卫星已经暴露在3%的太空垃圾中,最糟糕的是“锁定”地球人

郑集杨 晓查 发自 凹非寺量子位 报道 | 公众号 QbitAI

关于马斯克旗下SpaceX的“星链”(Starlink),使人耽忧的工作照样产生了。

之前大张旗鼓一次次发射今后,就有天文学家投诉影响正常不雅测。

后来太空欢愉爱好者也耽忧,假如这些卫星成为挤占轨道、成为太空垃圾,甚至成为“锁死”地球的外壳怎样办?

不但影响别的国度索求太空,而且万一地球有“危机”,前途就如许被堵死了。

切切没想到,上述耽忧而今就真真切切最早了。

哈佛-史密松天体物理学中央的科学家Jonathan McDowell,在比较了SpaceX和美国政府的数据后,发现已发射上天的800多颗星链卫星中,有大年夜约3%已失落效。

所谓“失落效”,是指这些星链卫星,已不再遭到地面指令节制、也没法变轨。

McDowell传授透露显露,当然3%的故障率不算高,但考虑到SpaceX的卫星互联网企图范围复杂年夜。

即使3%的卫星失落控,久而久之,数量也相当可畏。

按照国际电信同盟(ITU)的最新文件,SpaceX企图发射多达42000颗卫星,每颗卫星重量大年夜约227千克。

假如故障率没有改良,那末星链将来最多能产生1200多颗“死”卫星……

如此数量的太空垃圾,足以让各国宇航局都“人心惶遽”,没准哪天本身发射的航天器,就会被撞坏了。

△ 筹办发射的一组SpaceX星链卫星

SpaceX官方,已被问到了这个问题。

但而今太空中事实有多少星链卫星已失落效,SpaceX官方没有给出具体数字,也没有对3%这个故障率做出回应。

而按照本年5月到6月SpaceX发给美国联邦通讯委员会(FCC)的两条最新通知表露,星链自布置以来,已有好几颗失落去了天真能力。

3%的故障率有多恐怖

发现这一问题的McDowell传授诠释:

他们(SpaceX)的失落败率其实不成怕,不比其他任何人的失落败率糟。但使人耽忧的是,在如此复杂年夜的卫星系统中,即使是正常的失落败率,也会致使大年夜量不良太空垃圾的产生。

McDowell传授耽忧的是大年夜量报废卫星造成凯斯勒现象(Kessler Syndrome),这才是最恐怖的。

凯斯勒现象,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。

他认为,假如地球低轨道的太空垃圾密度足够高,将产生级联碰撞:

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

这会让低轨道区域布满太空垃圾,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。

最严重的后果,是影响几代地球人索求太空的能力,把人类完全“锁死”在地球上几百年。

而而今,星链企图伟大年夜的发射量,不由让人们耽忧凯斯勒的假定正在酿成实际。

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

在这两种环境下,3%的故障率,划分对应有360或1260个——227千克的卫星失落去节制。

按照欧洲航天局太空碎片办公室(SDO)资料,截至2020年2月,地球轨道上今朝有5500颗卫星,个中约2300颗仍在运行。

这意味着假如星链建成完全的系统,将使太空中没法运行的人造卫星数量增加11%或40%。

假如再考虑轨道上卫星碰撞产生的碎屑数量,问题看起来加倍严重。

除“死卫星”外,SDO估计,地球轨道上今朝有3.4万个物体直径逾越10厘米,90万个物体在1厘米到10厘米之间,而且有1.28亿个物体在1毫米至1厘米之间。

模拟图就已很吓人了。

△ 欧洲航天局对大年夜于1mm太空垃圾的模拟

欧洲航天局逃过一劫

值得留意的是,星链对航天器的威逼并不是耸人听闻。

2019年9月,欧洲航天局(ESA)就履历了惊险一幕。

当时按照轨道推算,欧洲航天局的大年夜气动力学监测卫星Aeolus有0.1%的概率与星链卫星产生碰撞。

当然0.1%的概率看似很小,然则在太空中碰撞概率到达0.001%就需要对卫星轨道进行干与干与。

而且这两颗卫星的质量都不小,Aeolus大年夜约1.36吨,星链质量大年夜约是227千克。人造卫星的运行速度是子弹的10倍以上。

一旦两者撞上,后果不堪假想。

△ NASA在一项测试中模拟太空碎片与飞船碰撞的后果

后来,由于SpaceX“没有企图接纳步履”,欧洲宇航局不克不及不在最后时刻,对本身的卫星主动变轨,避免了事故产生。

而SpaceX事后诠释,由于通讯系统中存在“弊端”,致使他们错过了ESA的电子邮件。

当然最后后果,算是“虚惊一场”,但这件事足以敲响了警钟。

那末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本身介绍,星链卫星在正常工作下,是可以或许离轨进入大年夜气层,从而进行自毁的。

同时,还有主动碰撞规避系统来保障卫星来太空中的平安。

不外,一旦产生了天真能力的故障,上述的那些能力,就需要从头评估。

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。

它呈现于上世纪60年月,其道理是先将气体电离,然后用电场力将带电的离子加速后喷出,构成反感化力实现鼓动。

平居,业内利用氙离子来作为离子推动器的离子源(燃料)。

而SpaceX出于俭约成本,选择的则是氪离子。当然氪比氙更不轻易电离,然则氪离子的代价比氙离子源便宜近10倍,这是出于贸易的考虑。

别的,SpaceX为了进一步俭约成本,在星链卫星中都只配置了一个离子发动机。

然则,这是有平安隐患的,由于平居航天器会配置多个发动机以免某一发动机呈现故障后致使卫星失落能,而SpaceX这一步履无疑会提高星链卫星的故障率。

那末,离子发动机,在离轨的时刻,事实脚色若何?

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

以卫星自毁进行申明,当卫星寿命行将终结,离子发动机将会工作反推,下降速度和轨道,让卫星很快坠入大年夜气层。

今后基于非凡的布局设计,进入大年夜气层的卫星可以或许敏捷燃烧,分化成为合适平安标准的渺小颗粒,不会对地面造成威逼。

然则,一旦失落去天真能力,则一切就不一样了。

非论其是通讯系统呈现故障,照样离子发动机有问题,都意味着该卫星已失落去了地面节制,独自游离于太空傍边。

不外需要弥补的是,即使卫星产生故障失落去天真能力,也并不是完全不克不及自毁。

可以颠末历程天然下落来完成——卫星靠稀薄空气阻力缓慢下降轨道,究竟进入大年夜气层,但这是一个漫长的历程。

而在这一历程当中,卫星跟太空垃圾没两样,一样会给正常工作的航天器,带来不小的威逼。

碰撞规避

别的,天真能力故障带来的威逼,也不是星链卫星本身带有自立碰撞规避系统,即可以规避的。

由于自立碰撞规避系统的正常运转,通讯和动力,两者缺一不成。

如示意图所示,卫星可以或许利用从地面传输的空间碎片威逼信息数据,或获得指令,利用本身携带的四个动量轮系统,合营离子推动系统来实现碰撞规避。

比方来讲,所谓自立碰撞规避系统,不是看到石头,然后躲开它,而像是空中交通牵制。

这个系统可以包管卫星在正常工作下,主动规避其他航天器或太空碎片,然则在产生故障时,它不克不及成为规避其他航天器的“保险丝”。

所以从道理和后果上来看,当然星链卫星自称具有自毁和碰撞规避的功能,但都是基于卫星正常运转时所设计。

而一旦产生故障,后果大年夜同小异——造成太空垃圾。

而今朝为止,对若何善后,马斯克和SpaceX,完全没有给出过备份方案。

尽管开辟不管后果

更恐怖的是,这更像是一场军备比赛。

SpaceX“置若罔闻”后果,其他公司也避而不谈。

已破产的OneWeb发射了74枚卫星,这家公司本来企图发射4.8万颗卫星;

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

甚至苹果也被彭博爆料,有近似的企图……

全球局限内更多贸易公司,也都到场了这场资本抢位战中。

在当初马斯克的星链大志暴光时,就有人“厚黑”的角度如许评价:

互联网卫星是解决荒僻地区的好举措,然则倘使由于手艺不成熟致使“太空灾害”,那就太得不偿失落了。

参考链接:https://phys.org/news/2020-10-starlink-satellites.htmlhttps://www.businessinsider.com/spacex-starlink-internet-satellites-percent-failure-rate-space-debris-risk-2020-10https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Videos/2019/02/Distribution_of_space_debris_in_orbit_around_Earthhttps://techcrunch.com/2019/05/24/spacex-reveals-more-starlink-info-after-launch-of-first-60-satellites/https://www.reddit.com/r/spacex/comments/gaayqm/spacex_ion_thrusters_and_where_does_this/https://www.planet4589.org/space/jsr/jsr.htmlhttp://www.viaspace.cn/Article/20191113.html

非特殊说明,本文由原创资讯网原创或收集发布。

转载请注明本文地址:http://www.lcvip.net/kj/1595.html