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科学家说,SpaceX Starlink卫星负责轨道上一半以上的近距离接触

SpaceX的Starlink互联网卫星在轨道上的艺术家插图。该公司赢得了一份导弹预警卫星的美国军事合同。
SpaceX的Starlink互联网卫星在轨道上的艺术家插图。 (图片来源:SpaceX)

由于遇到其他航天器和太空垃圾,卫星星座的运营商经常被迫移动卫星。多亏了SpaceX的根据现有数据估计,这种危险的方法的数量将继续增加。

SpaceX的星联英国南安普敦大学宇航研究小组的负责人Hugh Lewis说,每周只有两颗卫星参与了两次航天器之间的近距离遭遇,这些遭遇包括两个航天器在距离0.6英里(1公里)之间通过的情况。

刘易斯是欧洲领先的空间碎片专家,他根据苏格拉底(评估空间威胁遭遇的卫星轨道会合报告)数据库的数据定期估计轨道状况。该工具由Celestrack管理,提供有关卫星轨道的信息,并对未来的轨道进行建模,以评估碰撞风险。

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刘易斯定期在推特上发布最新消息,并在反映星链星座快速部署的数据中看到了令人担忧的趋势。

刘易斯告诉Space.com:“我查看了2019年5月Starlink首次发射时的数据,以了解这些巨型星座的负担。”。“从那时起,苏格拉底数据库收集到的遭遇次数增加了一倍多,现在我们的情况是,星链占了所有遭遇的一半。”

目前的1600次近距离飞行包括两颗Starlink卫星之间的飞行。除了这些遭遇,Starlink卫星每周都会接近其他运营商的航天器500次。

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相比之下,Starlink的竞争对手OneWeb刘易斯的数据显示,该公司目前有250多颗卫星,每周与其他运营商的卫星进行80次近距离飞行。

情况肯定会变得更糟。只有1700颗卫星到目前为止,预计将有数万个星座进入轨道。刘易斯的计算表明,一旦SpaceX发射其第一代星座的所有12000颗卫星,Starlink卫星将参与90%的近距离接近。

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碰撞危险

位于科罗拉多州博尔德市的Kayhan Space公司的首席执行官兼联合创始人Siemak Heser证实了这一趋势。他的公司开发了一个商业自主空间交通管理系统,据估计,平均而言,一个管理大约50颗卫星的运营商每周将收到多达300个官方连接警报。这些警报包括与其他卫星以及碎片的遭遇。在这300个警报中,多达10个需要操作员执行回避演习Hesar告诉Space.com。

Kayhan空间公司的估算基于美国空间监视网. 这一由雷达和望远镜组成的网络由美国航天部队管理,它密切监视大约30000颗活的和失效的卫星以及大小为4英寸(10厘米)的碎片,并提供轨道物体的最准确位置数据。

Hesar补充说,该目录的规模预计在不久的将来将增加十倍,部分原因是由于诸如Starlink等巨型星座的增长,部分原因是由于传感器的改进和能够检测更小的物体。目录中的对象越多,意味着更危险的近距离接触。

“这个问题真的失去了控制,”赫萨说。“当前执行的流程非常手动,不可扩展,并且各方之间没有足够的信息共享,如果发生冲突,可能会受到影响。”

他把这个问题比作在高速公路上开车,却不知道前面几英里处发生了车祸。如果两个航天器在轨道上碰撞,碰撞产生的碎片云将威胁到通过同一区域的其他卫星。

“你想让在附近飞行的其他演员有这种态势感知,”Hesar说。

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卫星和地球周围空间碎片的可视化。 (图片来源:美国宇航局)

错误的决定

尽管有这些担忧,到目前为止,只有三次确认的轨道碰撞发生。本周早些时候,位于马萨诸塞州剑桥的哈佛-史密森天体物理中心的天体物理学家兼卫星跟踪器乔纳森·麦克道尔(Jonathan McDowell)在空间轨道数据中发现了中国气象卫星云海1-02它于今年3月解体,实际上被一块太空碎片击中。

史上已知最严重的太空碰撞发生在2009年2月,当时美国通信卫星铱星33号和俄罗斯退役的军用卫星Kosmos-2251在490英里(789公里)的高空坠毁。这次事故产生了1000多块大于4英寸(10厘米)的碎片。这些碎片中的许多后来卷入了进一步的轨道事件。

刘易斯担心,随着近距离传球次数的增加,操作者在某个时候做出错误决定的风险也会增加。规避机动需要消耗燃料、时间和精力。因此,运营商应始终仔细评估此类风险。然而,在2009年铱星公司(Iridium)发出警报后,如果决定不进行规避操作,可能会在数年甚至数十年内扰乱轨道环境。

刘易斯说:“在你每天都收到警报的情况下,你不可能应对一切。”。“机动使用推进剂,卫星无法提供服务。因此必须有一些门槛。但这意味着你正在接受一定的风险。问题是,在某个时候,你可能会做出错误的决定。”

Hesar说,卫星和碎片位置的不确定性仍然很大。对于运行中的卫星,误差可能高达330英尺(100米)。当谈到一块碎片时,其确切位置的不确定性可能在一英里或更长的范围内。

“这个物体可以在这多公里的气泡中的任何地方,”Hesar说。“在这一点上,在可预见的未来,回避是我们最好的办法。在我看来,那些说‘我要冒险’的人是不负责任的。”

2019年9月,欧空局的风监测卫星Aeolus危险地靠近SpaceX的一艘Starlink航天器。航天局不得不移动航天器以防止碰撞。 (图片来源:欧空局)

刘易斯担心的是,单一参与者——星链——对轨道运行安全的影响越来越大。特别是,他说,这家航天公司最近才进入卫星运营领域。

“我们信任一家公司,做正确的事情,”刘易斯说。“我们所处的情况是,我们看到的大多数演习都将涉及Starlink。他们以前是发射提供商,现在是世界上最大的卫星运营商,但他们这样做才两年,因此缺乏一定的经验。”

SpaceX依靠一个自动避碰系统使其舰队远离其他航天器。然而,这有时会带来更多的问题。刘易斯说,自动轨道调整改变了预测的轨道,因此使碰撞预测更加复杂。

刘易斯说:“星链公司并没有公布他们正在进行的所有演习,但据信他们一直在进行许多小的修正和调整。”。“但这给其他人带来了问题,因为没有人知道卫星将在哪里,以及它在未来几天内将做什么。”

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特丽莎·普尔塔罗娃
Tereza是伦敦科技记者、视频制作人和健康博客作者。她原籍捷克共和国布拉格,职业生涯的头七年是捷克国家电视台各种电视节目的记者、编剧和主持人。后来,她中断了职业生涯,继续深造,并在布拉格查尔斯大学的新闻学学士学位上增加了法国国际空间大学的科学硕士学位。她热衷于营养、冥想、心理学和可持续性。
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