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《军武次位面》
“星链”项目提出以来 , 一直受到人们的广泛关注 , 一期计划发射1.2万颗卫星为地面提供高速互联网接入服务 。 根据欧洲航天局的数据 , 截至2022年1月5日 人类自“斯普特尼克一号”以来已经发射了12480颗卫星 , 在轨运行的大约有4900颗 。 经过了36次发射后 , 发射总数达到了2091颗 , 由于故障和技术迭代等原因 , 已经至少有两百颗卫星离轨 。
SpaceX公司创始人马斯克今年1月15日称 , 目前有1469颗正在工作的“星链”卫星 , 还有272颗正在向预定轨道行进 。 “星链”项目不仅引起公众的热议 , 也引起业内人士的赞成或是担忧 。 中国向联合国提供的 , 关于“星链”卫星危险接近中国空间站的消息更是把“星链”项目推上风口浪尖 。 连自己人美国国家航空航天局(NASA)也坐不住了 , 在文件中表示 , 在去年发生的所有航天器危险接近中 , “星链”卫星占了一半 , 对天文观测以及航天发射都造成了重大影响 。
传统的通信卫星大都位于3.6万千米高度的地球静止轨道 , 理论上只要三颗卫星就能覆盖全球 , 但是过远的距离带来了信号上的衰减 , 需要通信卫星携带直径十几米的巨大的天线 。 过远的距离也造成了通信延时 , 如果从地面以光速发射电磁波到卫星再回到地面 , 最少也要耗时大约240毫秒 。 如果把轨道降到500公里 , 则只要3.3毫秒 。
▲传统的通信卫星都带着大大小小的“锅”
降低轨道虽然有很多好处 , 但也有很多弊端 , 轨道降低后 , 卫星覆盖的范围就会大幅降低 , 而且相对地面的速度也会更快 , 这意味着需要用大量的卫星才能做到全球覆盖 。“星链”并不是最早提出并实践的 , 作为前辈 “铱星”卫星主要提供通话和短信服务 , 由66颗工作卫星和9颗在轨备份卫星组成 。 “星链”计划为地面提供100兆的高速互联网服务 , 所需的带宽要比“铱星”高得多 , 因此规划了近期1.2万颗 , 远期4万颗的宏大目标 。
▲“星链”采用相控阵天线 , 只需要不大的天线
为了便于堆叠 , “星链”卫星呈扁平状 , 尺寸为3.2x1.6x0.2m , 每颗“星链”卫星重约230公斤 , 为了减小体积每颗卫星只有一个太阳能电池阵列 。 “猎鹰9号”火箭负责将“星链”卫星送入440公里的轨道上 。 火箭的第二级在释放载荷时 , 会慢慢自转 , 这60颗卫星在制造的时候 , 就通过调整内部元器件而拥有不同的惯量 , 就像洗衣机脱水一样 , 通过旋转将卫星甩离火箭 。 卫星在440公里的轨道上进行检测后 , 使用以氪为燃料的霍尔推进器升高到550公里高的轨道 。 以往的霍尔推进器使用氙气作为燃料 , “星链”卫星为了降低成本使用性能相差不大 , 但更加廉价的氪为燃料 。
▲“猎鹰9号”火箭以及整流罩内堆叠的“星链”卫星
“猎鹰9号”是首款实用的可回收火箭 , 每次发射报价在5000-8000万美元 。 马斯克在采访时声称 , 重复使用的成本仅为1500万美元 , 翻新回收的助推器成本仅为25万美元 , 如果能回收整流罩 , 还能再省下数百万美元 。 按每次最多60颗卫星计算 , 1.2万颗卫星需要发射2000次发射 , 发射成本需要300亿美元 。
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