马斯克富可敌国,他的星链有4万颗卫星,制造太空垃圾?

众所周知,埃隆·马斯克是SpaceX公司和特斯拉的创始人,靠着给美国空军的空间发射订单起家,如今已经是全球最富的人之一,可以称得上富可敌国(小国)。那么,马斯克最近炒得挺凶的星链到底是怎么发展起来的呢?今天我们就来进行学习和研究。

星链的历史要追溯到1980年代中期,当时的“战略防御计划”提出了大型近地轨道卫星星座的概念,1990年代也曾经冒出过Celestri、Teledesic、Iridium和Globalstar等商业计划,但是由于启动成本过高,这些计划中的项目最终都破产了。但是,马斯克对此仍抱有希望,他的SpaceX公司还要搞近地轨道卫星星座。

2004年6月,近地轨道卫星星座实施了“共同战略愿景”行动,收购了萨里卫星技术公司(SSTL)的股份,而SSTL当时正在努力将互联网扩展到太空。但是,SpaceX的股份最终在2008年被出售给欧洲宇航防务集团(EADS)阿斯特里姆(Astrium)公司,该公司专注于导航和地球观测。

2014年初,马斯克和格雷格·怀勒再次共同规划一个由约700颗卫星组成的名为WorldVu的星座,规模是当时最大的铱星星座(Iridium)的10多倍,然而这些规划在2014年6月破裂,马斯克通过挪威电信监管机构以STEAM的名义秘密提交了ITU申请,SpaceX在2016年向美国联邦通信委员会(FCC)申请星链许可证时确认了这一联系。

此后,马斯克开始在西雅图发展星链事业,最初雇佣了60余名工程师和上千名员工,后来员工数量有所增加。2016年,SpaceX公司计划建造两颗原型卫星用于地面测试,2018年试飞,在2020年左右将初始卫星星座送入轨道并投入运行。他们向FCC申请使用Ku和Ka频段的固定卫星服务中的非地球静止轨道(NGSO),计划用4425颗卫星运行,轨道高度为1200公里。

2017年,公司为其卫星宽带网络注册了Starlink(星链)的商标,这个名字的灵感来源于《我们星球的错误》一书。同年,SpaceX又计划在非地球同步轨道上发射第二个由7500多颗V波段卫星组成的星座提供通信服务,这种“甚低地球轨道(VLEO)星座”由7518颗卫星组成,轨道高度仅为340公里。

2018年5月,SpaceX提出了用于三个轨道的星链星座的开发和建设的100亿美元总成本。第一个轨道上部署4425颗Ka/Ku波段卫星,在1110~1325公里的高度上运行,远高于国际空间站。第二个轨道上部署7518颗宽带卫星,在国际空间站以下335~346公里的高度的极低地球轨道非地球静止卫星轨道上运行。第三个轨道是550公里高度,最初从4425颗卫星中调出大约1600颗在此轨道高度运行。最终经FCC批准,三个轨道共计部署12000颗卫星(截至2019年):550公里高度1600颗卫星、1150公里高度2800颗Ka/Ku波段卫星、340公里高度7500颗V波段卫星,未来,星链的卫星总数可能会扩展到42000颗。

2019年2月,SpaceX的姊妹公司SpaceX Services公司向FCC提交了一份申请,要求获得运营多达100万个固定卫星地面站的许可证,这些地面站将与其非地球静止轨道(NGSO)卫星星链系统进行通信。2019年6月,SpaceX开始测试270个地面终端。

从 2021年开始,SpaceX公司每2周发射一次火箭,每枚猎鹰9火箭发射60颗,截至2022年2月3日已经发射了2091颗星链卫星。2021年2月,公司宣布星链已经拥有超过1万用户,到6月已经拥有了10万用户和超过50万的订单。2022年2月,SpaceX宣布推出星链Premium服务版本,提供更大的高性能天线,速度在150~500Mbps之间,天线成本为2500美元,每月服务费为500美元。

关于星链会不会产生大量的太空垃圾,SpaceX公司已经向FCC提出了公司的空间碎片缓解计划,保证其卫星在接近使用寿命(大约5~7年)时有序地脱离轨道。也就是说,卫星在完成任务后大约一年内,通过推进脱离原运行轨道,进入一个处置轨道,并从该轨道重新进入地球大气层(烧毁),解决了如此之多的卫星造成的空间碎片的问题。2022年2月12日,由于G2级地磁暴导致大气阻力显著增加,星链的38颗卫星丢失并重返大气层,证明了星链星座的空间碎片缓解能力。也就是说,马斯克的上万颗小卫星,并不会成为太空垃圾。

有趣的是,随着这种由数千颗卫星组成的商业空间互联网巨型星座越来越可能成为现实,美国军方也于2018年开始进行测试研究,评估如何利用星链网络,美国空军在12月发布了一份价值2800万美元的合同测试星链上的特定服务。的确,星链为单兵卫星通信提供了强大的基础,而且要比原来的“卫星电话”方便快捷、功能强大。