馬斯克星鏈又闖禍了！

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文/楊暢

來源：智東西（ID:zhidxcom)

智東西1月18日消息，去年曾兩次“碰瓷”中國空間站的星鏈（Starlink）衛星又惹禍了，近日，有天文學家指出，美國太空公司SpaceX星鏈項目衛星已經嚴重影響到天文觀測了。

天文學家通過對2019年到2021年間的巡天望遠鏡拍攝的圖像進行分析，發現星鏈影響到的圖像數量增加了35倍，隨着更多星鏈衛星發射升空，他們估計未來每張觀測圖中都會出現星鏈衛星，阻礙正常的科學觀測。

這只是星鏈項目發射了不到目標數量5%後產生的負面影響，SpaceX最早從2019年開始實施星鏈項目，計劃發射4.2萬顆星鏈衛星，形成星鏈網絡，爲全球提供衛星互聯網服務，目前已經發射約2000顆衛星，隨着越來越多星鏈衛星發射成功進入近地球軌道，星鏈帶來的各類威脅也會越來越多，對航天員和航天器的安全產生威脅的概率也會增加。

2021年12月28日，在當日例行記者會上，外交部發言人趙立堅證實，2021年7月和10月，美國星鏈衛星先後兩次接近中國空間站，在此期間，中國航天員正在空間站內執行任務，出於安全考慮，中國空間站採取了緊急避碰措施。

趙立堅指出，美方應該以尊重以國際法爲基礎的外空國際秩序，立即採取措施防止此類事件再次發生。SpaceX創始人埃隆·馬斯克（Elon Musk）未曾回應。

星鏈衛星並不是第一次影響天文觀測和航天員、航天器安全，此前，就被多次指出過多數量的星鏈衛星會干擾天文學觀測、霸佔地球低太空軌道、增加航天器相撞風險、會產生大量太空垃圾等等。但SpaceX並沒有因爲各方批評而停下其計劃，北京時間1月19日8點04分，星鏈衛星也將進行今年的第二次發射，很可能加劇對天文正常觀測和人類宇宙安全探索的威脅。

對於各方指出的問題，星鏈是否有所改進，面對“野蠻生長”的星鏈，中國空間站等有可能的應對之法嗎？

本文福利：SpaceX已經將近2000顆星鏈衛星送入軌道，未來5-10年僅我國商業小衛星的發射需求就超4000顆，商業衛星製造和發射的需求呈現爆發式增長。推薦精品報告《Starlink已近全球組網，我國商業航天佈局加速》，可在公衆號聊天欄回覆關鍵詞【智東西259】獲取。

01．

除了影響天文觀測

星鏈還兩次威脅到中國空間站安全

從2019年5月SpaceX發射第一批星鏈衛星以來，天文學界一直在擔憂星鏈計劃對天文觀測會產生影響，干擾天文學家發現各類自然天體。

爲了量化星鏈衛星對天文觀測產生的影響，美國等國家的天文學家對美國帕洛瑪山天文臺（Palomar Observatory）天文臺的ZTF（Zwicky Transient Facility，茲威基瞬變探測器）觀測臺的巡天望遠鏡拍攝的天文觀測圖像進行分析。

ZTF每2天掃描整個夜空，捕獲各類星體的圖像數據，天文學家發現，從2019年11月到2021年9月，ZTF拍攝的圖像中出現了5301條星鏈衛星組成的軌道痕跡。

隨着越來越多星鏈衛星進入軌道，黎明和黃昏的觀測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，受影響的圖像達到18%，天文學家估計，目前，有0.04%的概率會導致天文學家沒能發現一些罕見的天文事件，比如錯過一個新的小行星。

天文學家預計，如果在軌星鏈衛星達到1萬顆之後，全部的黎明或傍晚的天文觀測圖像都至少出現一條星鏈衛星形成的軌道痕跡。

其他更靈敏的天文觀測儀器，拍攝的圖像受到星鏈的影響會更大。

▲隨着天文學家跟蹤的星鏈衛星數量（紅色）增加，受影響的天文觀測圖像數量（藍色）也不斷增加

除了影響天文觀測之外，星鏈衛星更是影響到其他航天器對太空的探索，最嚴重的是曾威脅到中國空間站內航天員和中國空間站的安全。

爲了履行外空領域重要國際法《外空條約》規定的義務，維護航天員生命安全，中國政府於2021年12月3日通過中國常駐維也納代表團向聯合國祕書長通報了上述危險情況和中方採取的措施，並請祕書長周知各締約國。

根據中國發聯合國照會信息，星鏈脫離其規定軌道，兩次靠近中國空間站，爲了保證中國空間站內航天員的安全，中國空間站組合體分別實施了2次預防性碰撞規避控制（“緊急避碰”）。

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

第一次中國空間站採取緊急避碰是在2021年7月1日。星鏈-1095衛星在2021年5月16日到6月24日期間，持續降軌至平均軌道高度382千米後，保持在軌道高度運行，由於衛星繞地運行是有近地點和遠地點的，兩個航天器運行高度範圍接近時，容易出現接近和碰撞風險，7月1日，星鏈-1095衛星與中國空間站出現近距離接近時間，出於安全考慮，中國空間站當晚主動採取了緊急避碰。

這次險情之後，不到4個月，中國空間站在2021年10月21日採取了第二次緊急避碰，這次是因爲星鏈-2305和中國空間站發生近距離接近事件。並且這個衛星還處於連續軌道機動狀態。

面對中國的通報，馬斯克未做出針對性的回應，不過，當地時間2021年12月29日，馬斯克曾回覆過歐洲航天局總幹事對於馬斯克衛星佔用過多軌道的批評。

歐洲航天局新任總幹事約瑟夫·阿施巴赫（Josef Aschbacher）曾警告馬斯克實施星鏈計劃這種缺乏協調一致的舉動意味着這位億萬富翁正在自己制定太空“規則”，一個人擁有的衛星數據佔世界上活躍衛星數量的一半，將影響太空的無線電頻率和軌道空間情況。

馬斯克則認爲地球低軌道上可以容納數百億的航天器，幾千顆衛星不算什麼，就像地球上出現幾千輛汽車，不用太擔心。

對於馬斯克的說法，美國天體物理學家喬納森·麥克道爾（Jonathan McDowell ）提出質疑，太空航天器飛行速度可達每小時2.7萬公里，需要比地球上汽車安全運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才能被發現，太空已經很擁擠。

02．

星鏈目標發射4.2萬顆衛星

緊急避讓功能到底如何？

馬斯克的星鏈計劃已經實施好幾年了，最早是2015年，SpaceX宣佈要進行星鏈計劃，計劃在太空建起一個衛星網，爲地面提供衛星互聯網服務，爲缺乏光纖和物理互聯網連接的地區提供寬帶互聯網服務，擴大人們使用互聯網的邊界。

據馬斯克當地時間2022年1月16日在社交媒體發佈的信息，目前，星鏈衛星中共有1469顆處於運行狀態，272顆正在進入運行軌道，衛星的激光鏈路通信很快就會激活。

每顆星鏈衛星都採用緊湊的平板設計，最大限度地減小體積，具有自動防撞功能，配備有定製導航傳感器、光學空間激光器、4個相控陣天線和2個拋物面天線，以及高效離子推進器和單一太陽能電池陣列。

星鏈衛星的自主防撞裝置需要結合美國國防部的碎片跟蹤系統來實現自主機動，避免撞擊風險，SpaceX稱其自動防撞裝置比行業標準高出一個數量級。

具體自主防撞過程是這樣實現的，地面系統結合星鏈衛星軌道預報信息和空間目標數據庫數據，篩選出潛在碰撞目標，計算概率，然後將其中高概率碰撞信息傳輸到衛星端，星鏈衛星利用4個互相垂直的動量輪調整姿勢，用離子推進發動機變換軌道，完成避讓，這個過程全部由計算機自動完成。

星鏈衛星的定製導航傳感器主要功能是確定每顆衛星的位置、高度和方向，從而實現寬帶吞吐量精確放置。

光學空間激光器是SpaceX正在測試的設備，可以使航天器在沒有本地地面站的情況下進行數據傳輸，從而實現真正的全球範圍覆蓋。

高效離子推進器有氪元素提供動力，主要用來在星鏈衛星壽命結束時，幫助衛星進行機動運動和脫離軌道，靠近地球在大氣層實現燃燒。

此外，面對天文學家的擔憂，SpaceX對星鏈衛星的遮陽板進行了再次設計，降低其亮度，進而減輕對天文觀測的干擾。

星鏈最初的發射目標是1.2萬顆星鏈衛星，後來又增加了3萬顆。

目前，SpaceX已經進行了35次發射任務，共發射了1991顆星鏈衛星，但是其中有部分發射上去的星鏈衛星被證明無反應，在軌道上不再機動，在2020年這個比例約爲3%，這些“太空垃圾”會危及其他正常運行的航天器的安全。

1978年，就有美國宇航局科學家Donald J． Kessler提出大量不能正常運行的航天器或者說太空垃圾帶來的威脅，2個航天器碰撞產生很多碎片，這些碎片又會撞擊到其他航天器，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，星鏈衛星軌道規劃可能也有問題，星鏈衛星不止對中國空間站造成過威脅，也曾經差點撞上歐洲航天局的“風神”氣象衛星，2019年9月2日，“風神”衛星與星鏈-44險些碰撞，歐洲航天局緊急變軌，避免事故發生。

2021年4月，星鏈與英國OneWeb公司的衛星互聯網衛星近隔57.9米距離，幾乎要相撞，OneWeb提到SpaceX關閉了星鏈衛星上的防撞系統。

英國南安普頓大學宇航研究小組負責人休·劉易斯（Hugh Lewis）稱，如果按兩個航天器在彼此相距0.6英里（1公里）的距離內經過的情況算作兩個航天器有近距離接觸存在碰撞危險的標準來算，全部星鏈衛星每週就有約1600次這樣的情況出現，已佔據了全部此類時間的50%，可以說對很容易威脅到其他航天器的安全。

▲休·劉易斯團隊使用評估衛星威脅Socrates數據庫數據繪出的涉及星鏈衛星的航天器近距離接觸情況，呈持續增長態勢

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

03．

宇宙探索競爭日趨激烈

但太空規則主要還是依託50年前國際法

太空是屬於全人類的資源，如何規範人類的太空活動，需要相關的國際法來協調各國之間的太空行動。

太空法主體是聯合國的和平利用太空委員會頒佈的五項國際條約，簡稱分別爲《外空條約》、《營救協定》、《責任公約》、《登記公約》、《月球協定》。

其中最重要的是《外空條約》。《外空條約》於1966年通過，在1967年10月10日開始生效，絕大多數聯合國會員國已經簽署並批准生效了這部太空方面的國際法。

此外，聯合國大會還通過了一系列與空間活動相關的原則、決議、宣言，最新的可能是2019年聯合國和平利用外層空間委員會通過的《外層空間活動長期可持續性指導方針》，但這部新的指導方針沒有屬於外空軟法，沒有法律約束力。

還有一些國際組織制定了相關的規則來規範太空探索，例如國際電信聯盟（ITU）是負責分配衛星頻率和軌道資源的，各國按照申報順序獲得優先使用權。

各國也出臺了相應的太空法規，例如美國2015年通過了《外空資源探測和利用法》，規定美國公民享有對外空資源佔有、擁有、運輸、使用和銷售的權利；2016年日本公佈《太空活動法》，規範商業空間活動。

隨着商業太空業務的興起，原有的一些規定已經不能滿足現在出現的一些狀況，太空可持續性和空間碎片問題是目前太空治理的關鍵問題之一。

但衛星使用壽命有限，廢棄後失去控制，停留在太空中就會成爲太空垃圾，威脅其他正常運行的衛星。2009年美國“銥星33”衛星和已經報廢的俄羅斯“宇宙-2251”相撞，“銥星33”衛星損壞，並且產生了大量碎片。

因爲這些，聯合國和平利用外層空間委員會專門發佈了《空間碎片緩減準則》，來降低空間碎片對於人類太空探索的影響，該準則規定要限制航天器和運載火箭軌道級在任務結束後長期存在於低地軌道區域。

星鏈計劃發射4.2萬顆衛星，每顆衛星壽命僅5-7年，在550公里軌道上，出故障的衛星需要1-5年時間才能墜入大氣層燒燬，一旦大量星鏈衛星出現故障，會造成非常嚴重的後果。

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，目前衛星相撞幾率不是很大。

此外像星鏈衛星變更軌道並不通知附近軌道的航天器的行爲，也會威脅到正常運行的航天器的安全。

面對可能的碰撞事故，很多航天器都有進行提前的預案部署，像中國的空間站的緊急避碰功能，在緊急情況下，空間站發動機通過系統控制抬升軌道，改變軌道高度和傾角。此外像天宮1號、2號的實驗艙外有對付小型太空垃圾的防護板，採用躲、抗等措施分別應對遇到的撞擊威脅。

此外，太空垃圾回收的規劃也已經被提上日程，歐洲航天局計劃2025年去太空回收太空垃圾，或許能避免那些失效衛星對正常運行的航天器造成威脅。

但是更重要和棘手的問題是隨着商業太空公司的發展，參與太空探索的人越來越多，而監管缺失，商業太空公司正在制定自己的太空規則，尤其是馬斯克的SpaceX。政府進行的太空研究和企業進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家都能遵守的太空規則可能更加迫切一些。

04．

結語：宇宙太空探索需要可持續發展

宇宙太空是各國都在努力競爭的一個領域，剛剛過去的2021年商業航空繼續崛起，多家商業太空公司競相載人去太空旅遊，多國也先後發射自己的多顆衛星。

不過，軌道資源是有限度的，誰先發射上去更多的衛星，誰就能先搶佔更多軌道，掌握太空探索的更多主動權，商用航天的興起加劇了軌道爭奪的情況，但各航天器發射的組織或者地區也要考慮到可持續問題，避免因爲搶先衛星發射而帶來各種不利影響，比如太空垃圾等等。