人从未比在太空行走时显得更为渺小，或更为伟大
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技术的多面
星链，是美国私人航天公司SpaceX建设和运营的巨型卫星星座，旨在为地面网络覆盖不足的偏远地区提供低成本的上网服务。
星链卫星的寿命约为5年，最终目标是发射42000颗卫星。最初，每颗卫星重约260公斤，与1吨以上的大卫星相比属于“小卫星”。现在，向V2版进化的星链卫星重量近800公斤，约为老一代卫星的3倍。
天上究竟有多少颗星链卫星？
据天文学家乔纳森·麦克道尔（Jonathan McDowell）在其网站上追踪该星座的数据，截至2023年7月，共有4519颗星链卫星在轨道上运行，其中4487颗处于正常工作状态。
该星座的规模和卫星尺寸让天文学家担心，因为明亮的在轨物体会给天文观测带来干扰。航天安全专家们也很担心，他们认为星链已经是地球轨道上存在碰撞危险的头号来源。之外，一些科学家还认为，随着旧卫星的离轨，进入地球大气层燃烧的金属数量可能引发地球气候不可预测的变化。
点击“星链地图”
(https://satellitemap.space/?constellation=starlink)，
可以查看每颗星链卫星在全球的覆盖范围，以及目前有多少卫星在正常工作、失效或在地球大气层中燃烧的相关信息。
▲星链地图（图源：星链官网）
怎样追踪星链？
星链卫星肉眼可见，你不需要任何特殊设备就能看到，它们可能像一串珍珠或一行明亮的“列车”一样在夜空中移动。卫星在发射和部署后的一两天内更容易被看到，此后随着卫星爬升至550公里左右的最终轨道，越来越难被发现。
2019年5月23日，首批60颗星链卫星由SpaceX的猎鹰9号火箭发射升空，成功进入550公里的工作轨道。几天里，当卫星在清晨呼啸而过时，天文观测者们发现了一串珍珠般的亮点，网络指南指导人们怎样追踪这场壮观的人造天体秀。“真是令人惊叹的景象！当明亮的‘火车’进入视野时，我大喊‘哇哇哇哇’！它们比我预想的还要亮。”荷兰的卫星追踪者马可（Marco Langbroek）通过电子邮件告诉Space.com。
你可以从应用商店里下载这些观星指南app——
SkySafari 7 Pro
PhotoPills
Night Sky 11
NASA app
Stellarium Mobile Plus
Star Walk 2
SkyView
Star Chart
Sky Tonight
▲夜空中的星链“列车”（图源：Astronomics）
星链的历史
星链计划是在2015年1月公布的。尽管当时没有公布名字，SpaceX的CEO埃隆·马斯克（Elon Musk）在西雅图的一次演讲中透露说，公司已向国际监管机构提交文件，要将大约4000颗卫星送入近地轨道。“我们在规划一些从长计议的事，比如在太空重构互联网。”
马斯克初步估计的卫星数量很快就增加了，因为他希望从预计价值1万亿美元的全球互联网服务市场中分得一杯羹，以帮助实现其火星殖民愿景。现在，美国联邦通信委员会（FCC）已批准SpaceX发射12000颗星链卫星，而该公司正在申请再发射30000颗。
这是一个什么样的数量呢？据欧空局的数据，截至2022年11月7日，人类仅发射了14450颗卫星，其中6800颗目前仍在工作。
▲发射入轨的首批星链卫星（图源：SpaceX）
星链怎样干扰天文观测？
星链卫星的亮度几乎让所有人感到惊讶，包括天文学界和SpaceX公司自己。研究人员们开始恐慌，展示其天文图像中卫星形成的干扰条纹，比如这张来自亚利桑那州洛厄尔天文台（Lowell Observatory）拍摄的NGC 5353/4星系群图像。
▲2019年5月25日，NGC 5353/4星系群图像中出现
25颗星链卫星的干扰条纹。（图源：洛厄尔天文台）
至于维拉·鲁宾天文台（Vera Rubin Observatory）等高灵敏度望远镜将来要拍摄的图像，天文学家们就更担心了。预计2022年、现推迟到2024年上岗的该望远镜，将对整个宇宙进行细致调查。无线电天文学家也在考虑怎样应对来自星链无线电天线的干扰。
国际天文联合会（IAU）在2019年6月发布的一份声明中表达了担忧。“卫星星座可能对当前和未来的重要天文基础设施构成重大的或消减性的威胁，我们敦促其设计者、部署者和决策者与天文界合作，共同努力分析、了解卫星星座带来的影响。”2022年10月发布的一份报告中，美国天文学会（ASS）认为巨型星座是天文学的光污染源。报告称，由于太阳光在卫星上的漫反射，天空可能会变亮两到三倍。
SpaceX公司已经采取了行动。例如，最近发射的星链卫星配备了遮阳板，以防止其反射性最强的部分过于明亮。但是，SpaceX和OneWeb等其他私营航天公司为巨型星座建设发射的大量卫星表明，光污染和其他问题可能还会持续存在。
星链卫星在轨碰撞风险
2019年9月，为避免撞上首批星链卫星中的“星链44”，欧空局的风神卫星不得不进行规避机动。行动是在从美国军方获悉碰撞概率为1/1000后决定采取的，这个数字比欧空局进行防撞机动的阈值高出10倍。
2021年8月，英国南安普敦大学宇宙航行研究小组负责人、欧洲领先的空间碎片专家休·刘易斯（Hugh Lewis）称，星链卫星是近地轨道主要碰撞风险的唯一来源。根据计算机模型，当时，星链卫星每周都会带来约1600次两枚航天器1公里之内的相遇事件，大约占所有此类事件的50%。这一数字随着每一批新的卫星发射入轨而上升。当星链第一代星座全部12000颗卫星入轨时，航天器近距离相遇的概率可能达到90%。2022年12月1日至2023年5月31日期间，星链卫星被迫变轨25299次，以避免危险接近其他航天器和空间碎片——每颗卫星平均机动了12次。
刘易斯认为，SpaceX是卫星业务的新手，现在却主导着该领域的发展，其决策可能会影响近地轨道上所有卫星运营活动的安全。
▲在轨卫星及碎片艺术图（图源：ESA）
寿命末期离轨流程
SpaceX公司计划每5年用更新的技术完成一次星链星座的迭代。任务结束时，老卫星将进入地球大气层烧毁。在空间碎片预防方面，这当然是值得赞扬的。然而，还存在另一个问题：大量卫星将在原本纯净的大气层上部燃烧，可能改变大气的化学成分，并对地球上的生命产生无法预见的影响。
加拿大研究员亚伦·博利（Aaron Boley）2021年5月发表在《科学报告》杂志上的一篇论文警告说，卫星所用的铝在燃烧过程中会产生氧化铝；众所周知，氧化铝会带来臭氧消耗，也可能改变大气反射热量的能力。“氧化铝反射特定波长的光。如果你向大气中倾倒足够多的氧化铝，就会产生散射，最终改变地球的反照率。”这可能成为一场失控的地球工程实验，改变地球的气候平衡。这种变化的影响目前尚不清楚。
根据科学家们的说法，（燃烧物的）颗粒可能会永远停留在大气层的上层；虽然进入大气层燃烧的卫星数量将大大少于陨石的数量，但人造物体的化学成分与陨石不同，因此科学家们对其燃烧产物并不了解。“每天都有60吨的流星体物质进入（大气层）。有了第一代星链卫星后，我们预计每天会有大约2.2吨的失效卫星进入地球大气层。流星体大多为岩石，由氧、镁和硅组成，而这些卫星大多是铝。流星体只含有很少量的铝，约1%。”
随着时间的推移，这些颗粒的积累量会增长，影响的强度也会加大。因此不能排除的是，几十年后，巨型星座卫星燃烧造成的污染规模可能像现在化石燃料引发气候变化的规模一样大。“人类常常低估我们改变环境的能力。总有人认为，我们不可能向海洋倾倒多到改变环境的塑料，我们也不可能向大气中倾倒多到改变环境的碳。我们即将在利用空间的问题上犯同样的错误。”对此，星链没有回应Space.com的置评请求。
▲星链废弃卫星从波多黎各上空再入
（图源：room.eu）
星链卫星的升级
2023年2月27日，SpaceX开始发射名为V2迷你版的星链升级卫星。迷你版是完整V2版卫星的前序型号，更大的V2版计划用SpaceX尚未成功首飞的星舰发射。在此之前，V2迷你是老版本卫星尺寸适中的升级版。
V2迷你星在尺寸和性能上都比第一代更强大。根据SpaceX的社交媒体发布，这些升级包括分别在推力、脉冲上提高2.4倍和1.5倍的氩霍尔推进器、改装的相控阵天线以及E波段通信载荷，通信容量几乎是第一代星的4倍。
在星舰运载器完全投入使用之前，正式的V2版卫星不会发射。V2版将拥有比其前身更高的数据容量，并能够直接连接蜂窝设备。马斯克和T-Mobile首席执行官迈克·西维特（Mike Sievert）于2022年8月宣布两家公司达成协议，计划在V2版卫星开始发射后向T-Mobile客户提供服务。
▲星舰发射星链艺术图（图源：reddit）
星链卫星是怎样工作的？
《商业内幕》报道说，卫星互联网不是通过铺设电缆到达遥远的地方来发送互联网信号，而是通过在太空的真空中传输信息来工作，其传输速度比光纤快47%。
此前的卫星互联网，使用的是在地球特定地点上空35786公里轨道上运行的大型卫星。但是，在这个高度上，发送和接收数据通常会有明显的时间延迟。星链卫星离地球更近并大量组网，可以将海量信息快速传输到地球上的任何一点——包括海洋，也可以传输到光纤电缆铺设成本高昂、极难到达的地方。
▲传统光纤与新型太空互联网
（图源：shutterstock）
哪些地方可以使用星链服务？
目前，星链服务已在全球近60个国家和主要海域得到应用。使用该服务的用户数量截至2023年5月为150万，到2023年底预计增长至220万。“星链非常适合为地面网络不可靠或完全没有的地区提供上网连接。”星链官网说，“自然灾害发生期间，全球各地的人都在使用星链，以获得教育、医疗服务和通信支持。”
进入星链的交互式地图页面，可以查看该服务目前和即将可用的地区。
（https://www.starlink.com/map）
▲上网新选择（图源：SpaceX）
星链的应急服务
有了合适的设备，用户可以快速远程访问星链互联网，使其成为紧急情况下的有用资源。
星链官网称：“在没有传统地面基础设施的情况下，星链服务可以在几分钟内部署到位，以支持灾难场景中的应急响应人员。星链团队很自豪能够为全球各地的应急响应人员提供支持和优先服务，并将随着星链服务覆盖范围的扩大而继续加大支持。”
这一服务的好处，已经在乌克兰战场和汤加火山爆发事件中得到了证明。俄乌冲突期间，星链一直是乌克兰通信基础设施的重要组成部分。战争爆发两天后的去年2月26日，乌克兰政府官员公开请求星链终端支援，首批终端2月28日抵达该国。4月初，SpaceX和美国国际开发署宣布，已向乌克兰共同交付了约5000个星链终端。据马斯克称，此后，交付终端累计达到25000个左右。
▲作战行动使用星链服务（图源：Le Monde）
星链的军事应用
《精确打击洞见》等媒体认为，从军事角度看，星链的实质是为美军构建由“八网一体”和十二类云组成的新一代天基C4KISR作战体系。
“八网一体”包括5G+通信卫星网、预警侦察卫星网、指挥控制卫星网、遥感气象卫星网、导航定位卫星网、情报保障卫星网、网电攻击卫星网和监视防护卫星网。十二类云包括天基探测云、指控云、制导云、情报云、定位云、通信云、杀伤云、监视云、防护云、保障云、评估云和智能云等。
未来战争中，天基C4IKSR作战体系能够构建超宽带、高通量和低时延的天基物联网和指挥通信；能够实现全球导航、定位和授时能力替代；能够形成340公里轨道高度的星间协同探测网，精确探测临近空间、空中、海上和地面目标，使得探测地球上任何一点的距离将不会超出轨道高度，地球将变得全天时、全天候、全球域透明；网络电磁战卫星可以对各个作战域的网络电磁目标同时实施全面压制和软攻击；能够组成的监视云和防护云监视敌方星云动态并保护己方星云；数万颗卫星形成的大数据和这些卫星提供的分布式计算能力可以形成天基智能；数万颗卫星组成的天基作战体系将使传统的反卫星作战手段失效，体系弹性更加强大。
在天基C4KISR作战体系的推动下，低轨小卫星、泛在自主和人工智能等新型科技快速成长，可能改变战争的性质、形态，提供更加丰富和灵活的军事航天运用，引发新一轮军事变革。
▲天基C4KISR体系（图源：Defence One）
怎样使用星链服务？
SpaceX公司有一个专门的网站用于订购星链终端。转到该网站主页，向下滚动到“立即订购”部分。输入你的服务地址后，可以查看星链服务是否适用于你所在的地区。
地面用户使用SpaceX公司出售的套件访问宽带信号。据该公司网站介绍，套件包括带安装三脚架的小型卫星天线、wifi路由器、电缆和电源。套件里有一个星链工具包。星链app和网站上的用户指南可以引导你完成安装。
价格因地区而异。2022年11月纽约布鲁克林地区的硬件价格为599美元，一次性运费和手续费为50美元，月服务费为110美元。
不同地区的网速也不同。据说农村地区许多用户的速度要快得多。官网称：“用户可以预期的下载速度在100 Mb/s到200 Mb/s之间，大多数地方延迟低至20ms。”
▲地面用户的星链服务硬件（图源：SpaceX）
文章编译及综合自：
1、Tereza Pultarova, Elizabeth Howell，
Starlink satellites: Everything you need to know about the controversial internet megaconstellation，
https://www.space.com/spacex-starlink-satellites.html
2、为伍，“星链”卫星将引发新一轮军事变革，
https://mp.weixin.qq.com/s/-BMEWrdO67BfQKdXPsx1qg
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