還有95%的衛(wèi)星待發(fā)射，瘋狂上天的星鏈衛(wèi)星，帶來重重威脅。

智東西1月18日消息，去年曾兩次“碰瓷”中國(guó)空間站的星鏈（Starlink）衛(wèi)星又惹禍了，近日，有天文學(xué)家指出，美國(guó)太空公司SpaceX星鏈項(xiàng)目衛(wèi)星已經(jīng)嚴(yán)重影響到天文觀測(cè)了。

天文學(xué)家通過對(duì)2019年到2021年間的巡天望遠(yuǎn)鏡拍攝的圖像進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)星鏈影響到的圖像數(shù)量增加了35倍，隨著更多星鏈衛(wèi)星發(fā)射升空，他們估計(jì)未來每張觀測(cè)圖中都會(huì)出現(xiàn)星鏈衛(wèi)星，阻礙正常的科學(xué)觀測(cè)。

這只是星鏈項(xiàng)目發(fā)射了不到目標(biāo)數(shù)量5%后產(chǎn)生的負(fù)面影響，SpaceX最早從2019年開始實(shí)施星鏈項(xiàng)目，計(jì)劃發(fā)射4.2萬顆星鏈衛(wèi)星，形成星鏈網(wǎng)絡(luò)，為全球提供衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，目前已經(jīng)發(fā)射約2000顆衛(wèi)星，隨著越來越多星鏈衛(wèi)星發(fā)射成功進(jìn)入近地球軌道，星鏈帶來的各類威脅也會(huì)越來越多，對(duì)航天員和航天器的安全產(chǎn)生威脅的概率也會(huì)增加。

2021年12月28日，在當(dāng)日例行記者會(huì)上，外交部發(fā)言人趙立堅(jiān)證實(shí)，2021年7月和10月，美國(guó)星鏈衛(wèi)星先后兩次接近中國(guó)空間站，在此期間，中國(guó)航天員正在空間站內(nèi)執(zhí)行任務(wù)，出于安全考慮，中國(guó)空間站采取了緊急避碰措施。

趙立堅(jiān)指出，美方應(yīng)該以尊重以國(guó)際法為基礎(chǔ)的外空國(guó)際秩序，立即采取措施防止此類事件再次發(fā)生。SpaceX創(chuàng)始人埃隆·馬斯克（Elon Musk）未曾回應(yīng)。

星鏈衛(wèi)星并不是第一次影響天文觀測(cè)和航天員、航天器安全，此前，就被多次指出過多數(shù)量的星鏈衛(wèi)星會(huì)干擾天文學(xué)觀測(cè)、霸占地球低太空軌道、增加航天器相撞風(fēng)險(xiǎn)、會(huì)產(chǎn)生大量太空垃圾等等。但SpaceX并沒有因?yàn)楦鞣脚u(píng)而停下其計(jì)劃，北京時(shí)間1月19日8點(diǎn)04分，星鏈衛(wèi)星也將進(jìn)行今年的第二次發(fā)射，很可能加劇對(duì)天文正常觀測(cè)和人類宇宙安全探索的威脅。

對(duì)于各方指出的問題，星鏈?zhǔn)欠裼兴倪M(jìn)，面對(duì)“野蠻生長(zhǎng)”的星鏈，中國(guó)空間站等有可能的應(yīng)對(duì)之法嗎？

本文福利：Space X已經(jīng)將近2000顆星鏈衛(wèi)星送入軌道，未來5-10年僅我國(guó)商業(yè)小衛(wèi)星的發(fā)射需求就超4000顆，商業(yè)衛(wèi)星制造和發(fā)射的需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。推薦精品報(bào)告《Starlink已近全球組網(wǎng)，我國(guó)商業(yè)航天布局加速》，可在公眾號(hào)聊天欄回復(fù)關(guān)鍵詞【智東西259】獲取。

01.除了影響天文觀測(cè)星鏈還兩次威脅到中國(guó)空間站安全

從2019年5月SpaceX發(fā)射第一批星鏈衛(wèi)星以來，天文學(xué)界一直在擔(dān)憂星鏈計(jì)劃對(duì)天文觀測(cè)會(huì)產(chǎn)生影響，干擾天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)各類自然天體。

為了量化星鏈衛(wèi)星對(duì)天文觀測(cè)產(chǎn)生的影響，美國(guó)等國(guó)家的天文學(xué)家對(duì)美國(guó)帕洛瑪山天文臺(tái)（Palomar Observatory）天文臺(tái)的ZTF（Zwicky Transient Facility，茲威基瞬變探測(cè)器）觀測(cè)臺(tái)的巡天望遠(yuǎn)鏡拍攝的天文觀測(cè)圖像進(jìn)行分析。

ZTF每2天掃描整個(gè)夜空，捕獲各類星體的圖像數(shù)據(jù)，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，從2019年11月到2021年9月，ZTF拍攝的圖像中出現(xiàn)了5301條星鏈衛(wèi)星組成的軌道痕跡。

▲天文觀測(cè)圖像中因星鏈運(yùn)行產(chǎn)生軌道痕跡

隨著越來越多星鏈衛(wèi)星進(jìn)入軌道，黎明和黃昏的觀測(cè)圖像受到的影響最大，在2019年，只有0.5%的這類圖像受到星鏈的影響，到2021年，受影響的圖像達(dá)到18%，天文學(xué)家估計(jì)，目前，有0.04%的概率會(huì)導(dǎo)致天文學(xué)家沒能發(fā)現(xiàn)一些罕見的天文事件，比如錯(cuò)過一個(gè)新的小行星。

天文學(xué)家預(yù)計(jì)，如果在軌星鏈衛(wèi)星達(dá)到1萬顆之后，全部的黎明或傍晚的天文觀測(cè)圖像都至少出現(xiàn)一條星鏈衛(wèi)星形成的軌道痕跡。

其他更靈敏的天文觀測(cè)儀器，拍攝的圖像受到星鏈的影響會(huì)更大。

▲隨著天文學(xué)家跟蹤的星鏈衛(wèi)星數(shù)量（紅色）增加，受影響的天文觀測(cè)圖像數(shù)量（藍(lán)色）也不斷增加

除了影響天文觀測(cè)之外，星鏈衛(wèi)星更是影響到其他航天器對(duì)太空的探索，最嚴(yán)重的是曾威脅到中國(guó)空間站內(nèi)航天員和中國(guó)空間站的安全。

為了履行外空領(lǐng)域重要國(guó)際法《外空條約》規(guī)定的義務(wù)，維護(hù)航天員生命安全，中國(guó)政府于2021年12月3日通過中國(guó)常駐維也納代表團(tuán)向聯(lián)合國(guó)秘書長(zhǎng)通報(bào)了上述危險(xiǎn)情況和中方采取的措施，并請(qǐng)秘書長(zhǎng)周知各締約國(guó)。

▲中國(guó)向聯(lián)合國(guó)致以普通照會(huì)

根據(jù)中國(guó)發(fā)聯(lián)合國(guó)照會(huì)信息，星鏈脫離其規(guī)定軌道，兩次靠近中國(guó)空間站，為了保證中國(guó)空間站內(nèi)航天員的安全，中國(guó)空間站組合體分別實(shí)施了2次預(yù)防性碰撞規(guī)避控制（“緊急避碰”）。

▲普通照會(huì)中詳細(xì)說明了2次中國(guó)空間站緊急避碰星鏈衛(wèi)星的情況

星鏈衛(wèi)星和中國(guó)空間站均有各自有固定的運(yùn)行軌道，繞地運(yùn)行軌道高度不同，分別是約555千米和390千米，原本是沒有交叉或者重疊的。

第一次中國(guó)空間站采取緊急避碰是在2021年7月1日。星鏈-1095衛(wèi)星在2021年5月16日到6月24日期間，持續(xù)降軌至平均軌道高度382千米后，保持在軌道高度運(yùn)行，由于衛(wèi)星繞地運(yùn)行是有近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)的，兩個(gè)航天器運(yùn)行高度范圍接近時(shí)，容易出現(xiàn)接近和碰撞風(fēng)險(xiǎn)，7月1日， 星鏈-1095衛(wèi)星與中國(guó)空間站出現(xiàn)近距離接近時(shí)間，出于安全考慮，中國(guó)空間站當(dāng)晚主動(dòng)采取了緊急避碰。

這次險(xiǎn)情之后，不到4個(gè)月，中國(guó)空間站在2021年10月21日采取了第二次緊急避碰，這次是因?yàn)樾擎?2305和中國(guó)空間站發(fā)生近距離接近事件。并且這個(gè)衛(wèi)星還處于連續(xù)軌道機(jī)動(dòng)狀態(tài)。

面對(duì)中國(guó)的通報(bào)，馬斯克未做出針對(duì)性的回應(yīng)，不過，當(dāng)?shù)貢r(shí)間2021年12月29日，馬斯克曾回復(fù)過歐洲航天局總干事對(duì)于馬斯克衛(wèi)星占用過多軌道的批評(píng)。

歐洲航天局新任總干事約瑟夫·阿施巴赫（Josef Aschbacher）曾警告馬斯克實(shí)施星鏈計(jì)劃這種缺乏協(xié)調(diào)一致的舉動(dòng)意味著這位億萬富翁正在自己制定太空“規(guī)則”，一個(gè)人擁有的衛(wèi)星數(shù)據(jù)占世界上活躍衛(wèi)星數(shù)量的一半，將影響太空的無線電頻率和軌道空間情況。

馬斯克則認(rèn)為地球低軌道上可以容納數(shù)百億的航天器，幾千顆衛(wèi)星不算什么，就像地球上出現(xiàn)幾千輛汽車，不用太擔(dān)心。

對(duì)于馬斯克的說法，美國(guó)天體物理學(xué)家喬納森·麥克道爾（Jonathan McDowell ）提出質(zhì)疑，太空航天器飛行速度可達(dá)每小時(shí)2.7萬公里，需要比地球上汽車安全運(yùn)行所需距離更大的間隔，可能的航天器之間的碰撞只有距離比較近的時(shí)才能被發(fā)現(xiàn)，太空已經(jīng)很擁擠。

02.星鏈目標(biāo)發(fā)射4.2萬顆衛(wèi)星緊急避讓功能到底如何？

馬斯克的星鏈計(jì)劃已經(jīng)實(shí)施好幾年了，最早是2015年，SpaceX宣布要進(jìn)行星鏈計(jì)劃，計(jì)劃在太空建起一個(gè)衛(wèi)星網(wǎng)，為地面提供衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，為缺乏光纖和物理互聯(lián)網(wǎng)連接的地區(qū)提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，擴(kuò)大人們使用互聯(lián)網(wǎng)的邊界。

據(jù)馬斯克當(dāng)?shù)貢r(shí)間2022年1月16日在社交媒體發(fā)布的信息，目前，星鏈衛(wèi)星中共有1469顆處于運(yùn)行狀態(tài)，272顆正在進(jìn)入運(yùn)行軌道，衛(wèi)星的激光鏈路通信很快就會(huì)激活。

每顆星鏈衛(wèi)星都采用緊湊的平板設(shè)計(jì)，最大限度地減小體積，具有自動(dòng)防撞功能，配備有定制導(dǎo)航傳感器、光學(xué)空間激光器、4個(gè)相控陣天線和2個(gè)拋物面天線，以及高效離子推進(jìn)器和單一太陽能電池陣列。

星鏈衛(wèi)星的自主防撞裝置需要結(jié)合美國(guó)國(guó)防部的碎片跟蹤系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)自主機(jī)動(dòng)，避免撞擊風(fēng)險(xiǎn)，SpaceX稱其自動(dòng)防撞裝置比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。

具體自主防撞過程是這樣實(shí)現(xiàn)的，地面系統(tǒng)結(jié)合星鏈衛(wèi)星軌道預(yù)報(bào)信息和空間目標(biāo)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，篩選出潛在碰撞目標(biāo)，計(jì)算概率，然后將其中高概率碰撞信息傳輸?shù)叫l(wèi)星端，星鏈衛(wèi)星利用4個(gè)互相垂直的動(dòng)量輪調(diào)整姿勢(shì)，用離子推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)變換軌道，完成避讓，這個(gè)過程全部由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。

▲星鏈衛(wèi)星的自動(dòng)防撞裝置和定制導(dǎo)航傳感器

星鏈衛(wèi)星的定制導(dǎo)航傳感器主要功能是確定每顆衛(wèi)星的位置、高度和方向，從而實(shí)現(xiàn)寬帶吞吐量精確放置。

光學(xué)空間激光器是SpaceX正在測(cè)試的設(shè)備，可以使航天器在沒有本地地面站的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)真正的全球范圍覆蓋。

▲星鏈衛(wèi)星的光學(xué)空間激光器和天線

高效離子推進(jìn)器有氪元素提供動(dòng)力，主要用來在星鏈衛(wèi)星壽命結(jié)束時(shí)，幫助衛(wèi)星進(jìn)行機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和脫離軌道，靠近地球在大氣層實(shí)現(xiàn)燃燒。

▲星鏈衛(wèi)星的高效離子推進(jìn)器和太陽能電池陣列

此外，面對(duì)天文學(xué)家的擔(dān)憂，SpaceX對(duì)星鏈衛(wèi)星的遮陽板進(jìn)行了再次設(shè)計(jì)，降低其亮度，進(jìn)而減輕對(duì)天文觀測(cè)的干擾。

星鏈最初的發(fā)射目標(biāo)是1.2萬顆星鏈衛(wèi)星，后來又增加了3萬顆。

目前，SpaceX已經(jīng)進(jìn)行了35次發(fā)射任務(wù)，共發(fā)射了1991顆星鏈衛(wèi)星，但是其中有部分發(fā)射上去的星鏈衛(wèi)星被證明無反應(yīng)，在軌道上不再機(jī)動(dòng)，在2020年這個(gè)比例約為3%，這些“太空垃圾”會(huì)危及其他正常運(yùn)行的航天器的安全。

1978年，就有美國(guó)宇航局科學(xué)家Donald J. Kessler提出大量不能正常運(yùn)行的航天器或者說太空垃圾帶來的威脅，2個(gè)航天器碰撞產(chǎn)生很多碎片，這些碎片又會(huì)撞擊到其他航天器，形成更多碎片，可能地球就慢慢被一層層太空垃圾所包圍。

除了控制失靈之外，星鏈衛(wèi)星軌道規(guī)劃可能也有問題，星鏈衛(wèi)星不止對(duì)中國(guó)空間站造成過威脅，也曾經(jīng)差點(diǎn)撞上歐洲航天局的“風(fēng)神”氣象衛(wèi)星，2019年9月2日，“風(fēng)神”衛(wèi)星與星鏈-44險(xiǎn)些碰撞，歐洲航天局緊急變軌，避免事故發(fā)生。

2021年4月，星鏈與英國(guó)OneWeb公司的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星近隔57.9米距離，幾乎要相撞，OneWeb提到SpaceX關(guān)閉了星鏈衛(wèi)星上的防撞系統(tǒng)。

英國(guó)南安普頓大學(xué)宇航研究小組負(fù)責(zé)人休·劉易斯（Hugh Lewis）稱，如果按兩個(gè)航天器在彼此相距0.6英里（1公里）的距離內(nèi)經(jīng)過的情況算作兩個(gè)航天器有近距離接觸存在碰撞危險(xiǎn)的標(biāo)準(zhǔn)來算，全部星鏈衛(wèi)星每周就有約1600次這樣的情況出現(xiàn)，已占據(jù)了全部此類時(shí)間的50%，可以說對(duì)很容易威脅到其他航天器的安全。

▲休·劉易斯團(tuán)隊(duì)使用評(píng)估衛(wèi)星威脅Socrates數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)繪出的涉及星鏈衛(wèi)星的航天器近距離接觸情況，呈持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)

總之，從目前的各種事實(shí)依據(jù)來看，星鏈具備的自主防撞能力好像成效不大，而且有些“霸道”。

03.宇宙探索競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈但太空規(guī)則主要還是依托50年前國(guó)際法

太空是屬于全人類的資源，如何規(guī)范人類的太空活動(dòng)，需要相關(guān)的國(guó)際法來協(xié)調(diào)各國(guó)之間的太空行動(dòng)。

太空法主體是聯(lián)合國(guó)的和平利用太空委員會(huì)頒布的五項(xiàng)國(guó)際條約，簡(jiǎn)稱分別為《外空條約》、《營(yíng)救協(xié)定》、《責(zé)任公約》、《登記公約》、《月球協(xié)定》。

其中最重要的是《外空條約》。《外空條約》于1966年通過，在1967年10月10日開始生效，絕大多數(shù)聯(lián)合國(guó)會(huì)員國(guó)已經(jīng)簽署并批準(zhǔn)生效了這部太空方面的國(guó)際法。

此外，聯(lián)合國(guó)大會(huì)還通過了一系列與空間活動(dòng)相關(guān)的原則、決議、宣言，最新的可能是2019年聯(lián)合國(guó)和平利用外層空間委員會(huì)通過的《外層空間活動(dòng)長(zhǎng)期可持續(xù)性指導(dǎo)方針》，但這部新的指導(dǎo)方針沒有屬于外空軟法，沒有法律約束力。

還有一些國(guó)際組織制定了相關(guān)的規(guī)則來規(guī)范太空探索，例如國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）是負(fù)責(zé)分配衛(wèi)星頻率和軌道資源的，各國(guó)按照申報(bào)順序獲得優(yōu)先使用權(quán)。

各國(guó)也出臺(tái)了相應(yīng)的太空法規(guī)，例如美國(guó)2015年通過了《外空資源探測(cè)和利用法》，規(guī)定美國(guó)公民享有對(duì)外空資源占有、擁有、運(yùn)輸、使用和銷售的權(quán)利；2016年日本公布《太空活動(dòng)法》，規(guī)范商業(yè)空間活動(dòng)。

隨著商業(yè)太空業(yè)務(wù)的興起，原有的一些規(guī)定已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在出現(xiàn)的一些狀況，太空可持續(xù)性和空間碎片問題是目前太空治理的關(guān)鍵問題之一。

但衛(wèi)星使用壽命有限，廢棄后失去控制，停留在太空中就會(huì)成為太空垃圾，威脅其他正常運(yùn)行的衛(wèi)星。2009年美國(guó)“銥星33”衛(wèi)星和已經(jīng)報(bào)廢的俄羅斯“宇宙-2251”相撞，“銥星33”衛(wèi)星損壞，并且產(chǎn)生了大量碎片。

因?yàn)檫@些，聯(lián)合國(guó)和平利用外層空間委員會(huì)專門發(fā)布了《空間碎片緩減準(zhǔn)則》，來降低空間碎片對(duì)于人類太空探索的影響，該準(zhǔn)則規(guī)定要限制航天器和運(yùn)載火箭軌道級(jí)在任務(wù)結(jié)束后長(zhǎng)期存在于低地軌道區(qū)域。

星鏈計(jì)劃發(fā)射4.2萬顆衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星壽命僅5-7年，在550公里軌道上，出故障的衛(wèi)星需要1-5年時(shí)間才能墜入大氣層燒毀，一旦大量星鏈衛(wèi)星出現(xiàn)故障，會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果。

航天器都是有固定的軌道的，軌道高度、軌道形狀、軌道傾斜度都有差異，目前衛(wèi)星相撞幾率不是很大。

此外像星鏈衛(wèi)星變更軌道并不通知附近軌道的航天器的行為，也會(huì)威脅到正常運(yùn)行的航天器的安全。

面對(duì)可能的碰撞事故，很多航天器都有進(jìn)行提前的預(yù)案部署，像中國(guó)的空間站的緊急避碰功能，在緊急情況下，空間站發(fā)動(dòng)機(jī)通過系統(tǒng)控制抬升軌道，改變軌道高度和傾角。此外像天宮1號(hào)、2號(hào)的實(shí)驗(yàn)艙外有對(duì)付小型太空垃圾的防護(hù)板，采用躲、抗等措施分別應(yīng)對(duì)遇到的撞擊威脅。

此外，太空垃圾回收的規(guī)劃也已經(jīng)被提上日程，歐洲航天局計(jì)劃2025年去太空回收太空垃圾，或許能避免那些失效衛(wèi)星對(duì)正常運(yùn)行的航天器造成威脅。

但是更重要和棘手的問題是隨著商業(yè)太空公司的發(fā)展，參與太空探索的人越來越多，而監(jiān)管缺失，商業(yè)太空公司正在制定自己的太空規(guī)則，尤其是馬斯克的SpaceX。政府進(jìn)行的太空研究和企業(yè)進(jìn)行的太空探索界限逐漸模糊，像SpaceX和NASA就有非常緊密的合作，如何制定世界大部分國(guó)家都能遵守的太空規(guī)則可能更加迫切一些。

04.結(jié)語：宇宙太空探索需要可持續(xù)發(fā)展

宇宙太空是各國(guó)都在努力競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)領(lǐng)域，剛剛過去的2021年商業(yè)航空繼續(xù)崛起，多家商業(yè)太空公司競(jìng)相載人去太空旅游，多國(guó)也先后發(fā)射自己的多顆衛(wèi)星。

不過，軌道資源是有限度的，誰先發(fā)射上去更多的衛(wèi)星，誰就能先搶占更多軌道，掌握太空探索的更多主動(dòng)權(quán)，商用航天的興起加劇了軌道爭(zhēng)奪的情況，但各航天器發(fā)射的組織或者地區(qū)也要考慮到可持續(xù)問題，避免因?yàn)閾屜刃l(wèi)星發(fā)射而帶來各種不利影響，比如太空垃圾等等。

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