划重点：
1SpaceX向FCC提交的报告显示，在过去6个月中，该公司被迫调整星链卫星方向超过2.5万次，以免与其他航天器或轨道碎片碰撞。
2自从2019年首颗星链卫星入轨以来，SpaceX已经被迫转向了5万多次，以防止碰撞。
3专家表示，星链卫星为防碰撞进行转向的次数大约每6个月就会翻一番。照此计算，到2018年，SpaceX需要转向的次数将达到100万次。
4卫星在轨道上进行机动规避也相当危险，专家将其比作在高速上行驶的汽车每隔10米进行一次急转弯。
科技新闻讯 7月7日消息，在过去6个月里，埃隆马斯克（Elon Musk）旗下SpaceX公司的星链卫星为避免轨道碰撞而进行了2.5万次转向，这类机动操作次数激增引发了人们对卫星长期可持续性运行的担忧，因为未来几年将有数以万计的新卫星被发射到轨道上。
SpaceX于6月末向美国联邦通信委员会(FCC)提交的报告显示，该公司星链网络卫星在2022年12月1日至2023年5月31日期间被迫转向超过2.5万次，以免与其他航天器和轨道碎片发生潜在碰撞。与六个月（2022年6月至11月）相比，这个数字几乎翻了一倍。而自2019年首颗星链卫星入轨以来，这些卫星已经被迫转向了5万多次，以防止碰撞。
图1：自从首颗星链卫星发射以来，SpaceX已经进行了5万多次转向操作
SpaceX在报告中指出：“由于没有其他运营商报告此类操作，因此不清楚该操作数量与行业其他运营商相比如何。星链卫星将在碰撞概率大于1e-5(即10万分之一)时进行机动转向，而不是行业标准的1e-4(1万分之一)。”
星链卫星转向次数的急剧增加令专家们感到担忧，因为这遵循指数曲线规律，导致人们担心轨道环境下的操作安全可能很快就会失控。
英国南安普顿大学的航天学教授、巨型太空互联网对轨道安全影响方面的权威专家休刘易斯（Hugh Lewis）表示：“现在，卫星转向次数正呈指数级增长。这意味着，大约每六个月就会翻一番。指数趋势带来的问题在于，卫星转向调整的次数很快就会达到惊人的数字。”
到2028年转向100万次？
刘易斯汇编的数据显示，在2021年上半年，星链卫星进行了2219次避碰机动。在2021年12月结束的六个月期间，这个数字增长到3333次。在2021年12月至2022年6月期间，转向次数翻了一番，达到6873次。在2022年下半年，SpaceX不得不改变其卫星的路径13612次，以避免发生潜在的碰撞。在提交给美国联邦通信委员会的最新报告中，该公司承认在过去六个月里进行25299次避碰机动，每颗卫星平均转向了12次。
刘易斯表示：“现在，每六个月，卫星转向的次数就会增加一倍。在短短两年内，这种操作已经增长了10倍。据此我们可以预测下：在接下来的六个月里，转向次数将超过5万次，然后是10万次，再往后是20万，以此类推。”
如果这一趋势继续下去，到2028年，星链卫星将不得不在半年内机动近100万次，以尽量减少轨道碰撞的风险。刘易斯预计，这种增长不会很快放缓。到目前为止，SpaceX已经部署了其计划中第一代网络1.2万颗卫星中的三分之一，并以每年800多颗的常规速度发射卫星。在可预见的未来，这一趋势将继续下去。
然而，第一代星链网络仅仅是个开始。美国联邦通信委员会已经部分批准了SpaceX第二代星链网络计划，该计划可能由多达3万颗卫星组成。世界各地的其他参与者，包括亚马逊的“柯伊伯计划”，都在争先恐后地从各自的监管机构那里获得发射许可。
图2：星链卫星为避免轨道碰撞而进行转向的次数预测
卫星转向就像汽车在高速上急转弯
奥尔登法律事务所(Alden Legal)的卫星监管专家、英国卫星金融网络主席乔安妮惠勒(Joanne Wheeler)说，在国际电信联盟（ITU）注册的卫星数量超过170万颗。国际电信联盟是联合国监督卫星使用无线电频率的机构。尽管并非所有这些计划都有可能实现，但卫星需要转向的数字如此之高，以至于刘易斯等专家质疑轨道秩序能否维持。
刘易斯说：“如果我们在2030年前拥有10万颗活动卫星，那么我怀疑所有卫星网络运营商将进行的总体机动数量将是巨大的。你需要采取措施来减轻高风险碰撞事件，但这就像在高速公路上开车，每隔10米就急转弯一次，以避免碰撞。这绝对是非常危险的。”
根据欧洲航天局的数据，目前大约有10500颗卫星围绕着地球运行，其中8100颗处于运行状态。直到最近几年，近地轨道才开始变得如此拥挤。根据Statista的数据，在2019年，只有大约2300颗活跃卫星在绕地球运行。卫星数量激增的主要推动力就是星链，它是迄今为止规模最大的卫星互联网。
新卫星并不是轨道转向激增的唯一原因。太空碎片的数量（包括报废的航天器、旧的火箭系统和各种碎片）也在继续增长，这使得操作人员越来越难以保证航天器的安全。
目前，每当轨道模型显示其中一颗星链卫星穿越另一个物体路径的概率高于十万分之一时，SpaceX就会进行规避机动。这一门槛比美国宇航局（NASA）和其他国际机构所坚持的标准低10倍。
然而，刘易斯质疑SpaceX是否能够在“连接警报”数量不断增加的情况下保持如此高的标准。他补充说，尽管该公司做出了努力，但碰撞的剩余风险也将继续上升。
乔纳森麦克道尔（Jonathan McDowell）是哈佛-史密森天体物理中心的天体物理学家，也是另一位经常在卫星互联网项目辩论中发出警告的人。他同意刘易斯的观点：“SpaceX相信他们可以处理不断增加的转向负荷，但我不相信该公司已经适当地考虑到了非统计误差，即独立和不可预测的失误可能会导致的糟糕结果，所以我担心我们的操作正处于安全的边缘。”
防撞系统还不太可靠
星链依赖于其自主防撞系统，该系统指示卫星根据太空中物体的轨道轨迹模型进行机动。这些模型提前几天提供警报，它可能并不总是正确的。此外，其他因素，如由空间天气引起的高海拔地区地球大气密度的变化，也可能会影响这些计算的准确性。
图3：SpaceX星链互联网卫星规模的预期增长
刘易斯表示：“人们担心，在没有采取任何行动的情况下，星链卫星需要连续机动的情况。你可以说，在这些情况下发生碰撞的可能性非常低，但考虑到它们的数量非常多，这代表着相当大的风险。这就像买彩票一样。如果只买一张，你不太可能中奖，但如果你买一百万张，你就有很大的中奖机会。”
刘易斯预计，除非监管机构限制在轨卫星的数量，否则碰撞将很快成为太空中的常态。这种碰撞将导致完全失去控制的空间碎片数量迅速增加，从而导致越来越多的碰撞。这个过程最终可能会导致所谓的凯斯勒综合症，这是前美国宇航局物理学家唐纳德凯斯勒（Donald Kessler）在20世纪70年代末预测的一种情况。在2013年奥斯卡获奖影片《地心引力》(Gravity)中，凯斯勒综合症是一种不可阻挡的连环碰撞，可能会导致部分轨道环境完全无法使用。
现实中的碰撞危险
对于上述担忧，SpaceX正在寻求解决方案。该公司去年曾发表声明，承诺“致力于维护安全的轨道环境，保护人类航天飞行，并确保环境在未来的地球轨道及更远的任务中保持可持续发展。”
SpaceX辩称，该公司努力将星链设计成一个安全和可持续的系统，并透露了其卫星如何自主行动以避免碰撞的细节。麦克道尔称：“SpaceX对他们的程序给出了详细解释，这是受欢迎的，尽管比原本可能的晚了几年。”
长期以来，天文学家和其他领域科学家始终对星链计划表示担忧，尽管该计划旨在为世界上任何地方提供宽带互联网接入。卫星会在天文图像中留下明亮的轨迹，尤其是在发射后不久，在进入运行轨道之前，肉眼依然可以看到。
然而，SpaceX发表声明之际，对碰撞的担忧正受到越来越多的关注。2021年12月3日，中国曾向联合国和平利用外层空间委员会提交申诉，称中国载人空间站曾两次不得不进行机动，以避免与星链卫星发生碰撞。
然后，在去年2月7日，NASA的载人航天部门向联邦通信委员会提交了一封信，表达了对第二代星链互联网计划的担忧。NASA在信中表示，如此庞大的卫星网络会大幅增加轨道碰撞的风险，可能威胁到其卫星和宇航员安全。该机构还表示，反射阳光的闪光可能会干扰其太空望远镜和地球观测卫星。
去年2月3日，SpaceX在一场太阳风暴中发射了49颗星链卫星。由于这些卫星受到的大气阻力比平时强50%，结果49颗卫星中有38颗脱离轨道并被摧毁，可能使该公司损失数千万美元。 （文/金鹿）
相关文章
