“星链”五发:改发射剖面,一级落败
星箭分離畫面
【綜合消息】太空探索公司 2 月 17 日在卡納維拉爾角空軍站采用“獵鷹”9-1.2 型火箭發射了“星鏈”低軌寬帶星座的第 5 組共 60 顆衛星,任務代號“星鏈”4。火箭于美東部時間 10 時 05 分(北京時間 23 時 05 分)點火起飛,約 15 分鐘后星箭分離。這是“獵鷹”9 今年第 3 次執行“星鏈”組網發射任務。發射因火箭二級閥門部件有問題而推后了一天。
本次發射要把 60 顆平板式“星鏈”衛星送入近地點 212 公里、遠地點 386 公里、傾角 53 度的橢圓軌道。這與此前 4 次“星鏈”專發任務有所不同。那 4 次發射均是在起飛后約 61 分鐘在澳大利亞以南上空把有效載荷部署到圓形軌道,而本次發射星箭分離時間點是起飛后約 15 分鐘,位置是北大西洋上空。經地面數據研判證實衛星狀態正常后,衛星會利用星上推力器變軌進入高約 550 公里的工作軌道。太空探索公司稱,把衛星部署到較低軌道是為了有時間在升軌前對衛星進行檢查。
火箭升空
太空探索公司自去年 5 月起已通過 5 次“獵鷹”9 專發把 300 顆“星鏈”衛星送入軌道。該公司打算按最快兩周一次的節奏繼續發射“星鏈”衛星。公司官員去年底曾表示,“獵鷹”9 今年有望執行多達 24 次“星鏈”發射任務。包括“星鏈”發射、NASA 載人和貨運任務以及商業和和軍事衛星發射任務,該公司預計今年大概共要進行 35~38 次發射。
本次發射采用的是一枚此前用過 3 次的一級火箭,編號 1056.4。這枚箭曾在去年 5 月和 7 月先后兩次參加“龍”貨運飛船發射任務,去年 12 月又參加了一次靜地通信衛星發射任務。這是太空探索公司第 4 次讓同一枚火箭第 4 次參加飛行。不過,在本次發射中,這枚箭在海上無人駕駛駁船上進行落船回收時意外失手,掉入海中。這原本將是該公司第 50 次成功進行助推火箭回收。公司人員稱,火箭在船旁邊的海水中“軟著陸”,應該還保持完好。
太空探索公司在去年 11 月的“星鏈”第二次組網發射時首度實現了整流罩復用。該公司已在“重型獵鷹”火箭去年 6 月的一次發射中利用“特里女士”回收船首次成功實現了整流罩網捕回收,捉到了一個半罩。它隨后又為名為“奇夫女士”的第二艘船配備了相關裝備,以期對兩個半罩同時加以網捕回收。在 1 月底的上次“星鏈”組網發射中,有半片整流罩被“特里女士”成功捉到,但“奇夫女士”再次與成功失之交臂。本次發射仍要嘗試對兩個半罩同時進行網捕,結果尚不得而知。如果成功,這將是“特里女士”第 4 次網捕成功,也將是“奇夫女士”的大網首次見到收獲。
“獵鷹”9 和“重鷹”采用同型號蚌殼式復合材料整流罩。由兩瓣組成的該整流罩高 13.1 米,直徑 5.2 米。每個半罩均配備航電設備、推力器和可控翼傘,以實現軟著陸。太空探索公司首席執行官馬斯克曾表示,對于整流罩回收和復用來說,別沾海水非常重要,因為含鹽的海水腐蝕性很強,會加大翻修工作量。但他也曾表示,讓整流罩在海水中“稍游會兒泳”沒關系。去年 11 月那次“星鏈”組網發射所用的舊罩就是從海水中撈上來的。馬斯克曾表示,整流罩造價約為 600 萬美元。他說,“獵鷹”9 第一級占發射費用的約六成,上面級占兩成,整流罩則占一成,另有一成為發射操作、推進劑和其它處理費用。
“星鏈”項目一期工程擬在 550 公里軌道部署 1584 顆衛星。美聯邦通信委員會(FCC)已批準太空探索公司在 Ku、Ka 和V波段頻率上運營近 1.2 萬顆“星鏈”衛星。這些衛星將分布在不同高度和傾角的軌道上。太空探索公司去年向國際電聯表示,它可能會申請在低地軌道再增設多達 3 萬顆寬帶衛星,使“星鏈”編隊衛星總數達到 4.2 萬顆。不過,該公司稱,其星座規模的擴大將看需求情況。該公司尚未公布其消費級服務的價位或網速。
“星鏈”等大型星座的高速組網引發天文學家的擔憂。他們擔心小衛星的大規模擴散可能會影響地基望遠鏡的觀測工作。國際天文學聯合會(IAU)2 月 12 日稱,它認為衛星星座項目的后果“令人擔憂”。IAU 在一篇新聞稿中說,這些星座項目將會給地基射電、光學和紅外天文觀測的進步造成負面影響,并需要把本該用在基礎研究上的人力和財力用到研究和采取緩解措施上。
IAU 稱,應其請求,維拉·魯賓天文臺(智利在建天文臺)、密歇根大學、西班牙-德國天文中心、歐洲南方天文臺和歐空局科學家對規劃中的低軌“巨型星座”的衛星頻率、位置和亮度做了建模分析。它說,初步模擬表明,假若在低地軌道部署超過 2.5 萬顆寬帶衛星,那么在任意給定時刻會有 1500 到幾千顆衛星處于地平線以上,具體要看觀察者所處緯度。那些衛星“絕大多數”無法被肉眼看到。但模擬表明,任意時刻都會有約 250~300 顆地平線之上的衛星仰角超過 30 度,亦即處于天文學家開展大多數觀測的那個區域之內。
“星鏈”衛星在地基天文望遠鏡相機所拍照片上留下的條紋
模擬表明,在天文觀測的晨昏線上(即太陽位于地平線以下 18 度時),約有 1000 顆地平線以上衛星會被陽光照射到,其中約 160 顆可能會處于仰角大于 30 度的區域,而正是那些衛星對天文研究的威脅最大。IAU 稱,被照射衛星數量在午夜時將減少。
作為對天文學家擔憂的回應,太空探索公司 1 月初發射的 60 顆衛星中有一顆涂覆了實驗性的暗化處理涂層。這項外部處理的長期效果如何要到那顆衛星抵達“星鏈”一期星座的工作軌道高度之后才能知道。太空探索公司總裁兼首席運營官肖特韋爾去年 12 月曾表示,該公司正在同天文學家就此事開展對話。IAU 稱,大群的衛星最終會給天文學造成多大影響仍存在不確定性。
正在著手部署數百乃至數千顆寬帶衛星的另一家公司是英國一網公司。一網已發射了 40 顆衛星,計劃按每月約 32~36 顆的速度繼續部署其近 650 顆初期衛星編隊。同太空探索公司一樣,一網也打算繼續擴大星座規模。一網的衛星比“星鏈”要小,軌道也更高,從而能用更少的衛星來實現全球覆蓋。軌道高還意味著其衛星不那么容易被地面觀察者看到。
科學家們還擔心寬帶大星座會干擾射電天文觀測。射電天文學利用巨型天線來傾聽遙遠恒星和星系產生的微弱無線電信號。低軌寬帶衛星所發射的信號會給射電天文學造成何種干擾還在研究。
IAU 稱,國際上對于衛星亮度并無統一規定。該組織稱它將把其研究結果提交給聯合國,以引起各國政府代表對該問題的注意。IAU 強調,技術進步只有在科學知識也同時取得進展的情況下才能實現。它說,沒有天文學和物理學的基礎性貢獻,衛星就不可能工作,正常的衛星通信也就無從談起。它說,保護并支持天文學、天體力學、軌道力學和相對論等基礎科學的進步符合所有人的利益。
總結
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