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馬斯克的衛星用什麼提供動力

生活 更新时间:2024-09-29 03:19:19
Starlink-32墜毀

當地時間2020年9月11日23:03,幾個閃耀的光點出現在巴西聖保羅的城市上空,随着高度的降低,光點越來越亮,最後拖着長長的尾焰消失在視野中。航天專家們判斷,這幾個亮點是2019年5月24号美國太空探索公司發射的星鍊-32号衛星殘骸,其墜落時間比此前的預計(22:34)晚了半個小時。

馬斯克的衛星用什麼提供動力(馬斯克的互聯網衛星為什麼才一年就大批墜毀)1

墜毀的Starlink-32

一部分媒體說此次事件是“SpaceX星鍊衛星集體入大氣層”,這個表述不準确。Starlink-32就是一顆衛星,隻不過在焚燒之前它就已經解體,因此我們看到的是四個亮點。

在Starlink-32墜毀之前,也有多顆星鍊衛星脫離軌道,并且至今已經有多達31顆星鍊衛星墜入大氣層。這些衛星中的絕大多數都是2019年發射,從這個角度說“集體進入大氣層”也對。

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燃燒的衛星

馬斯克的“雄心”

埃隆·馬斯克正在打造一個太空寬帶互聯通訊網絡,這個網絡類似于許多年前的“依星計劃”,就是用12000顆小型低軌道通信衛星構建起一個網絡,以實現與地面之間的寬帶通訊。這個計劃在2019年10月進一步擴大到42000顆以上的通訊衛星,希望實現全球範圍的寬帶覆蓋。

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星鍊裹地球

馬斯克原先打算将他的“星鍊”發射到距離地面600公裡的近地軌道,這裡高度更高,衛星覆蓋範圍更大并且更節省燃料。但人們擔心這些衛星失效後遲遲掉不下來,從而變成危險的太空垃圾。作為回應,馬斯克将衛星的軌道高度降低到550公裡以下,這樣當衛星燃料耗盡,它會更容易掉落到地面。

與傳統的通信衛星不同,“星鍊”是一種微小衛星,它的發射重量大約在227~260千克,這種衛星在SpaceX的衛星工廠裡批量制造,一天大約可以生産7顆,而一枚獵鷹9火箭一次可以把60顆這樣的小衛星播撒到近地軌道上,這可以大大壓縮成本。

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批量生産批量發射以節省成本

馬斯克宣傳說這種衛星可以服務于偏遠地區的互聯網用戶,實際上“星鍊”的第一個大客戶是美國國防部,因為這種全球性的寬帶網絡未來不僅可以服務于地面部隊和海面艦隊,還能為空軍戰機和無人機提供高速通訊支持。因此,我們有理由相信未來五角大樓會是“星鍊”最大的客戶。

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美軍是“星鍊”的大客戶

空氣阻力

地球大氣層有多厚?你可能會說:“100公裡呀!”

确實,在我們大氣層約100公裡的高空,有一個“卡門線”,一般認為隻要過了這條線,再往上就進入太空了。空氣動力飛行器隻能在卡門線之下飛行,而在卡門線之上機翼完全不起作用,衛星不用翅膀也能飛行。

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星鍊實際上受到空氣阻力的影響

但地球的大氣層其實并沒有一條清晰的邊界,即使是在400多公裡的高空依然還存在稀薄的空氣。在這個高度飛行的國際空間站和其它低軌道衛星每年都要依靠噴氣發動機做幾次加速運動,通過速度來提升軌道高度,否則受空氣阻力的影響它們的速度會越來越慢,最終墜入大氣層燒毀。

“星鍊”衛星的軌道高度降到550公裡後,它受到的空氣阻力比600公裡高度要大,因此衛星需要依靠氪霍爾效應推進器來保持速度,當衛星的燃料耗盡時,衛星會在兩年内墜入稠密的大氣層并燒毀。

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衛星墜毀

“星鍊”的淘汰

除了專門用于測試的實驗衛星外,星鍊衛星的在軌服役時間大緻在5年左右,之後衛星會脫離軌道掉落下來,由新發射上去的新衛星填補空缺。

但2019年發射的V0.9版本衛星并不是實驗衛星,這個版本的衛星中有兩顆是為了驗證墜落安全性而故意墜毀的,其它二十幾顆衛星應當位于很低的軌道。在2020年新發射的衛星中也有4顆墜毀,在已公開的資料顯示,這4顆衛星的墜落都與美國空軍的測試有關。

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火箭回收技術降低了衛星發射成本

未來會有更多“星鍊”衛星更頻繁地墜落地面,因為SpaceX的通信衛星中有相當多的部分位于340公裡的近地軌道,這裡的空氣更加稠密,使得小衛星的在軌壽命更短。那些失控的衛星也給其他國家的航天發射造成麻煩,因為“星鍊”的軌道并不向所有國家公開,并且在衛星燃料耗盡後它就不再受控,從而對各國航天器構成重大威脅。

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軌道擁擠,以後發射衛星會越來越難

總之,以後的太空飛行是越來越難了。

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