如果說太空將會變得沒有空間,你可能以為在開玩笑,實際上不是。隨著SpaceX、亞馬遜、OneWeb等公司持續推進近地軌道通信,搭建太空互聯網,太空空間缺少將會變得越來越顯著。
位于不同軌道的衛星數量正在快速飆升!數據系統制造商Dewesoft在報告中指出,到2021年9月1日,軌道上的衛星數量已經達到4550顆。
另據美國環境團體The Union of Concerned Scientists的統計,截止2021年年底,不同軌道上有衛星4852顆;其中4078顆是低軌道衛星,位于地表上空400-1200公里。

研究人造太空物體碎片的專家Stijn Lemmens說,到2022年8月,太空中的衛星數量已經猛增至6100顆。
衛星太多加劇太空交通協調困難
衛星太多給當前的太空交通協調系統帶來挑戰,目前的協調主要依靠不同機構的溝通。
早在1970年代末期就有討論說,應該設立一個中心化全球機構來協調,但Lemmens解釋稱,到目前為止還沒有一套機制或者一份國際條約可以解決問題。
的確,現在也有一些條約涉及到交通協調,但是它將責任限定于國家,即使情況改變,真有一個中心化機構來執行此任務,它也需要時間搭建并運行,而且它可能沒有實力來執行政策。
目前已經有很多私營和政府項目正在尋找,看看有什么好辦法可以在衛星運營商和其它利益相關方之間收集數據并散播。
Inmarsat公司高管Mark Dickinson估計,軌道上的衛星數量估計每幾周就會增加100顆,這些衛星絕大多數都處在近地軌道。
要確保有足夠的可用太空空間,追蹤碎片極為重要。衛星大多都是主動受控的,每顆衛星都占據不同的高度,有不同的傾角,所謂傾角,基本上就是軌道相對于赤道的角度。
1978年NASA科學家Donald Kessler曾提出一套理論,他認為太空碎片的數量存在一個臨界點,一旦突破臨界,現有航天器會發生碰撞,從而生成更多碎片,進而產生更嚴重的后果。如果Kessler的預測是真的,巨大的太空空間有可能變得不再適合衛星及其它航天器“居住”。
現在的追蹤系統可以追蹤5cm-10cm的對象,再小便無法追蹤,但這些超小碎片也可能產生嚴重后果,損害航天器、生成新碎片。
有許多機構監視太空碎片,提前判斷可能存在的碰撞,盡力規避。這種方法有缺陷,比如監控系統多種多樣就是一個麻煩。Lemmens指出,系統有用,但遠不能說理想:“它有用是因為它必須有用。”
目前行業正在開發自動化、標準化偵測系統,它也許能最終緩解單個機構的壓力。行業也許可以制定一套追蹤碎片的解決方案,不必讓大機構(比如ITU)參與。
隨著大型近地衛星星座的部署,想好好建模預測發展趨勢簡直跟算命一樣,Lemmens說:“你只能預測趨勢并嘗試看到影響。”
太空垃圾已經存在約60年,如果聽之任之,未來肯定會更多。
太空碎片(垃圾)的清理難度加大
對于現在的監管機構來說,碎片是一個問題,現有制度只是試圖阻止或者降低碎片的增長速度,并不是要逆轉。
Lemmens說:“我們現在陷入尷尬境地,如果想讓碎片數量減少,我們必須采取補救措施,簡單來說就是要設計一些任務,前往太空捕捉大碎片,比如大的衛星、大的火箭碎片,要消滅它們。”
現在的衛星基本都具備避撞功能,這說明各機構有加強合作和溝通的意愿,大家想進一步提高要求,比如提升航天器可靠性。
在建設衛星“星座”時,運營商肯定會“過度建造”,只有這樣才能滿足峰值需求,畢竟衛星是繞著地球旋轉的。在特定地區,比如某個城市,需求可能翻倍,正因如此星座內衛星的數量也必須翻倍。
將地面服務轉移到太空當然需要大量衛星,這肯定會導致太空空間緊張,不過導致空間緊張的還有其它原因。近地衛星的運營壽命一般只有5-7年,所以如何規劃衛星的終結對于控制碎片至關重要。壽命如此短,衛星運營商必須不斷發射并退役,這種商業模式對資金的消耗肯定很大。
不難想象,太空互聯網投資是周期性的。在航空或海事領域,安裝兼容終端將是一件費時費力的事,客戶必須找到信心,相信服務能持續提供。服務提供商需要發射好幾代衛星來提供服務,這會導致資金緊張。
正因如此,衛星必然會追求便宜。許多運營商會剔除冗余系統,極力延長衛星壽命,從而達到降本目的。
有一項技術比較實用:專家讓衛星攜帶少量燃料,碰到緊急情況可以避讓。到底需要多少燃料?這要根據衛星所處的高度來決定。
如果衛星只是在離地面400-500公里的地方飛行,當運營壽命結束時它會以自然方式回歸大氣層。如果是這種短壽命衛星,因為運營時間不夠長,所以需要更多數量。如果衛星占據的軌道比較高,數量就會要求少一些,因為每顆衛星可以覆蓋的面積更大。
似乎沒有什么靈丹妙藥,在高軌道飛行的衛星雖然壽命長,但運營商必須給衛星回歸大氣層做規劃,讓它在25年內可以安全退役。
對于監管機構來說,企業快速部署衛星是一大壓力,因為規章制度落實的速度落后于企業的規劃。
OneWeb認為,大量企業爭奪太空通信空間是有利的,價格會降低,服務競爭會加劇,但是想解決商業太空活動快速增加帶來的麻煩,國際合作和有效監管是必要的。
總之,對于如今存在的挑戰,衛星行業是清楚的。太空碎片問題的確需要解決,它已經嚴重壓縮了太空空間。







