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26颗卫星报废星链损失惨重,重振美航天靠他

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发表于 2020-10-20 01:34:27 | 显示全部楼层 |阅读模式

26颗卫星报废,星链损失惨重,重振美航天靠他?


  SpaceX“星链”卫星已有3%报废成太空垃圾

  日前哈佛大学-史密森尼天体物理学中心天文学家乔纳森·麦克道威尔(Jonathan McDowell)表示,在太空探索公司SpaceX为打造“星链”卫星互联网而发射升空的卫星中,只有97%的卫星推进器还在起作用。也就是说,SpaceX的星链网络中大约有3%的卫星似乎已经失效,它们太空中随意漂浮,或许会威胁其他在轨卫星或国际空间站的宇航员。

  到目前为止,SpaceX已经发射了大约775颗“星链”互联网卫星,整个卫星网络计划最终发射42000颗卫星。如果卫星故障率为3%,那就意味着总共有1260颗报废卫星等待着与太空中的其他物体相撞。

  麦克道尔表示:“我想说的是,他们的故障率并不高。”“这并不比其他人的失败率更糟。令人担心的是,在这样一个巨大的卫星网络中,即便是正常的故障率最终也会产生大量糟糕的太空垃圾。”

  SpaceX没有回复置评请求,但此前公司曾向联邦通信委员会表示,预计卫星故障率将低于1%。不管最终的卫星故障率是多少,任何碰撞都会使地球轨道变得更加危险。

  卫星追踪公司LeoLabs首席执行官丹·塞珀利(Dan Ceperly)在1月份就表示:“可以说两颗卫星成了两枚散弹猎枪炸开后的碎片。”

  26颗卫星报废,首批“星链”损失惨重,重振美国航天要靠马斯克?

  大家好,我是观察者网《科工力量》栏目主播,冬晓。人类怎么才能在火星居住?有个美国人想出了办法,用核弹轰炸该星球,释放上面的二氧化碳,制造温室效应,这样就把火星改造成地球了。这个美国人是谁?特斯拉汽车的掌门人,埃隆马斯克。

  改造火星可能有些困难,但改造地球,却不是梦想。2015年,马斯克提出一个疯狂想法“星链计划”,发射12000颗卫星,组成庞大的通信网络,把地球包裹起来,通过无线电,向地面发送信号,为全球网民提供高速宽带服务。12000颗卫星什么概念呢?是人类有史以来发射卫星总数的3倍,而且全世界仍有40多亿贫穷的人口,没钱建基站,连不上网,这将是一个巨大的市场。

  理想很丰满,现实很骨感。从2019开始发射算起,已经有700多颗卫星在太空工作,可最近大家发现,这些卫星像下饺子一样,接二连三的掉到地球上,至少有26颗在大气层中烧毁。按照设计要求,它们的寿命至少5年,可刚使用不到两年,就报废了。

  更让马斯克头疼的是,天文学家还跳出来反对。一位智利的科学家发推特说:“大批星链计划的卫星,从空中飞过,我们的暗能量照相机曝光被严重影响”。自从这些卫星上天,夜空中最亮的星(电视剧)就是它们。人们用望远镜观测太空的时候,总是能发现一串整齐排列的“流星”,从天空中划过,而且还能持续五分钟。那感受,就像看电视被强行插了一波广告。

  利用卫星,提供上网服务,这样的想法早就有公司提出了,而且还不止一家。2014年,一个叫做“媒体发展投资基金会”的美国公司,提出Outernet计划,在2015年6月前,向近地轨道发射几百颗廉价卫星,利用数据广播技术,向全球用户提供网络连接。这家公司还给出一张令人印象深刻的宣传片,两个人站在一望无际的草原上,拿着通信设备上网,暗示通过卫星信号就能上网。该公司甚至承诺,新网络绕开审查制度,像朝鲜这样的国家,居民上网免费,不受限制。

  可惜,项目的野心庞大,希望渺小。前面我们提到的广播技术,其实是单向传播的,卫星只能向地面发送信号,不能接收信号,这个和广播电视一个道理,你可以选择性接收信息,就像看电视换台一样,但是不能上传信息,QQ不能用,微博发不了。后来,Outernet计划因为没有圈到足够的钱,结果凉了。

  可美国总有一群人,满怀激情和梦想。谷歌也要发射700颗卫星,构建全球无线互联网。700颗,看起来已经不少了,关键看要服务多少人?要是按全球70多亿人口计算,平均每颗卫星要服务1000万用户,按照一个卫星每秒1G的上网总速率,每个用户只能分到0.1K,这网速,估计短信都发不出去。

  这些提出卫星组网的公司,有一个共同点,宣传的思路都是,覆盖的面积足够大,服务的用户足够多。但对平均网速的事,绝口不提。这好比卖羊肉汤,黑心的老板,嘴上吆喝着,羊汤是用大锅熬制,够100人一起喝。可他不会告诉你,这么一大锅汤,就用了一两羊肉。

  最新的“星链计划”,用12000颗卫星组网,每个人分到的网速,怎么也得有个几K。前段时间,有人在网上说,手机连接上了TinTin卫星的WiFi,而该卫星就是“星链计划”项目中的。马斯克还特地发了推特:“不要告诉别人,密码是martians”,中文意思“火星人”。于是,一群人跟着欢呼,自己的手机以后可以接入卫星WiFi。后来,有人爆料,这个WiFi可能是个钓鱼网站,连上去,可能所有私人信息就被窃取了。

  马斯克曾形容自己,心态像日本武士,宁可切腹自杀,也不会接受失败。为了增加曝光度,引起大众的关注,他曾提过很多惊人的计划,除了在火星扔核弹,在地球建星链,他还要造超高速列车。原理很简单,铺设封闭的管道,把磁悬浮列车放进去,这样,车辆在高速运行的时候,既可以避免障碍物,又可以减小阻力。不过考虑到,美国现在的国债,已经高达26万亿美元,这样的管道,资金是个谁都不敢忽视的问题,除了马斯克。疫情期间,各个国家都财政紧张,估计没人愿意借钱。最好的办法,就是美联储启动印钞机了。

  近年来,美国“互联网投资思维”盛行,基本套路是,讲故事、卖情怀、拉投资。当你追认技术细节时,他们却刻意回避。就像前面提到的,用卫星建设全球网络,项目负责人打出的旗号是,为贫穷的人提供信息自由。

  在应对气候变暖问题上,西方这样的“人道主义”关怀,更是发挥的淋漓尽致。2018年,15岁的瑞典女孩,格雷塔,为了解决气候问题,号召同学们一起罢课,在各大媒体的报纸上,她常常占据头版头条,人们称赞她是环保小斗士。从欧洲议会,到达沃斯经济论坛,都邀请格雷塔前去演讲。在她母亲的回忆录中曾提到“我的女儿能够看到别人看不到的东西,可以肉眼看见二氧化碳,看到它如何从烟囱、垃圾填埋场飘散出来”。

  如何应对气候变化,西方靠演讲,中国却靠实际行动。自1978年以来,三北防护林计划,在中国北方种下了660亿棵树。2000到2017年间,全球的绿叶增长面积,有25%是中国贡献的。而对于这些成绩,西方媒体选择性失明,推卸自己的减排责任,将中国描述为碳排放大国。

  美国科技企业急着为全球人民提供信息自由,可本土却还有很多地方都连不上信号,就连著名的黄石公园,都没有网络。这在中国无法想象,因为在我们的记忆中,不管是铁道沿线、国道两边、还是偏远山村,都默认有信号,没有4G,至少也有3G。在交通极端不便的山区,铺设光缆非常困难,中国运营商干脆就建了卫星基站,当地山民一个月就花几块钱,不知道自己打的居然是卫星电话。相反,美国运营商更乐意在经济发达的、人口密集区建设基站,那里赚得钱多,不乐意在人口稀疏的偏远地区建站,那里赚不到钱。

  美国是高度商业化的国家,一切都是生意。通信产业是这样,航天产业也是这样。马斯克想要发射12000颗卫星进入太空,每次60个打包,但就算这样,也要用火箭发射200次,可按照正常的火箭服务报价,基本都是1亿美元起步,像美国现役最大的运载火箭“德尔塔4号”,发射一次收费4亿。这样算下来,马斯克仅是送卫星上天一项,至少要花200亿,但他还是敢这么做,为什么?因为他用的是自家火箭,SpaceX公司的猎鹰9号,每次发射成本只要4000万。

  SpaceX是一家民营火箭制造公司,2002年成立,掌门人就是马斯克。猎鹰9号是该公司制造的。发射成本控制得这么低,怎么做到的?很简单,一是精简公司行政部门,二是用最便宜的零部件。前者好理解,企业实现扁平化管理,抛弃不必要的管理流程。打个比方,火箭升空前,如果发动机要修改一个参数,按照传统航天系统的规定,必须层层上报,在获得最终批复前,至少要一个星期,但SpaceX不走这个套路,技术人员现场拍板,拿着工具就开始修改,火箭按时发射。后者呢?为了降低成本,火箭大量采用市场上常规的元器件,虽然宇航级的器件,能在极端环境下工作,而且还抗辐射,但是价格贵。所以,SpaceX发射成本低,就很容易理解了,牺牲了安全性和可靠性。有人开玩笑说:该公司每次发射火箭,都被期待是一次焰火表演。

  2015年,马斯克做了一件事,狠狠刺激了全球人民的肾上腺素。SpaceX公司在佛罗里达州卡纳维拉尔角的空军基地,发射“猎鹰9号”(Falcon9)火箭,并在升空10分钟后,成功完成第一级火箭回收任务。什么意思呢?火箭第一级没有坠毁,发动机借着残存的燃料,不断调整空中姿态,缓慢降落的地面上,回收再利用。这下子,媒体嗨了,这是“颠覆航天业”,“史诗般胜利”。似乎一夜间,马斯克领导着SpaceX,干翻中、美、俄三大国航天机构,把他们几十年的成就统统踩在脚下。

  可真实情况却是,上世纪80年代,苏联早就尝试过,火箭回收再利用。而且比SpaceX方案更酷炫。重型火箭的助推器配备了尾翼,在完成发射任务后,助推器的尾翼展开,直接滑翔着陆。可这样的方案,并没有推广开来,理想和现实肯定有差距,系统结构复杂,存在很大的技术风险。

  马斯克曾放出豪言壮语:“火箭回收,发射成本可以降低90%”。可谁能确定,回收的是不是几十吨垃圾?火箭第一级被发动机的尾焰高温烘烤,零部件有损坏,重新修复利用,需要花很大的代价。2015年10月,在耶路撒冷召开的国际宇航大会上,中国的火箭工程师曾询问SpaceX公司的专家:“零部件修复,要花多大的成本”?对方的回答是:“SpaceX公司会在成本、可靠性、安全性、技术难度、运载能力等方面进行平衡,综合考虑”。这样的回复绝对正确,但却没给出任何有用信息。

  SpcaceX虽然已经竭尽全力降低成本,吸引顾客,可它在美国市场,还要面临更强大的竞争对手,谁呢?联合发射联盟,由波音、洛克希德马丁两家军火巨头组成。冷战期间,航天计划都和军事沾边,发射航天器都是国家主导。美国国家航空航天局NASA,一家政府机构,掌握着资源分配,他们下达任务给私营企业,同时自己也搞研发。

  最典型的就是航天飞机。为了压缩发射成本,NASA亲自参与研制了可回收再利用的航天飞机,包括哥伦比亚号、挑战者号、发现号、亚特兰蒂斯号、奋进号。可实际上,成本却没有降下来,这种航天器设计复杂,维护修理成本极高,虽然每次发射费用只要5000万美元,但加上后期的技术和系统维护开销,每次发射成本至少7亿。而且复杂的设计,也对安全性构成了威胁。1986年,挑战者号发射,73秒后爆炸。2003年,哥伦比亚号执行完任务返回地球,在德克萨斯州上空解体,7名宇航员丧生。

  一连串的事故,让美国人对航天飞机失去信心,转向使用民营企业的火箭。涉及国家安全的卫星发射合同,几乎都交给了波音和洛克希德马丁两家公司。为了避免相互竞争压价,他们达成协议,组成联合发射联盟(ULA))。很长一段时间,该组织就是NASA的唯一火箭服务商。

  联合发射联盟有一个重要特点,政商勾结,店大欺客。他们既给共和党送钱,也给民主党送钱,两边下注。与空军签署的火箭发射服务,都是打包出售。2014年,执行28次航天发射任务,价格110亿美元。有人质疑价格太高,联合发射联盟给出解释,因为通货膨胀,导致成本增加。

  NASA不会像空军那样,去当冤大头。它必须给这些军火巨头找一个对手,于是SpaceX上位了。一家新成立的民营公司,要资金没资金,要技术没技术,凭着什么竞争?这些都不是问题,没钱,NASA给,没技术,NASA提供。说到底,不是因为NASA当时有多看好SpaceX,而是美国军火巨头太贪婪了,把NASA逼急了。

  今年5月,SpaceX的龙飞船,搭载着两名美国宇航员,被猎鹰9号送入太空,这是人类历史上首次商业载人航天飞行。一家民营公司,将人送入太空,为了见证这个历史时刻,川普也亲自赶到现场,观看发射。他说:“这只是一个开始,美国还将继续探索太空,并登陆火星”。

  效仿美国,搞商业化航天,确实听起来让人兴奋。可是,在一定程度上,美国航天还在吃上个世纪的技术老本。载人登月、深空探测等,都是在国家主导的航天计划下,不断取得突破,让不可能变成可能。这也奠定了美国航天界的领导地位,有了前面积累的技术,之后的航天应用坐享其成。不可否认,市场主导的航天活动,能创造更多的商业价值,将技术转化成效益,但对于突破性技术研发,缺乏投资动力。

  无论是发射12000颗卫星建星链,还是向火星扔核弹造二氧化碳,又或是回收火箭第一级降低成本,都不可避免陷入商业炒作,有今天的成绩,也应了中国一句老话“前人种树,后人乘凉”。在美国这个特殊的体制下,谁也不能确定SpaceX的商业航天,是否代表着未来?

来源:科工力量

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