马斯克42000星链卫星太空霸权,中国“星链克星”三种方式破局

前几天,SpaceX公司的猎鹰九号火箭在卡纳维拉尔角40号发射台升空,将第78批的56颗一代星链卫星送上了太空。

2023年短短三个月,SpaceX已经发射了21次星链卫星,星链的在轨卫星总数已经达到了4217颗。


目前,在地球大气层外运行的卫星数量已经高达7500多颗,随着星链二代的实施,星链卫星就已经占据了三分之一以上。然而,马斯克后续的星链计划的构建,将让这个数字急剧上升到了42000颗。

什么是星链?

马斯克的星链系统的初始目的是实现太空网络的陆地与海洋的全面覆盖。这一项目的资助方是美国的航天局。美国的通信企业巨头也找到了马斯克,希望能够加强合作。

众所周知,无线通信链路的构建需要信号发射装置,信号中继站与信号接收装置。通过卫星进行通信实际上就是让卫星成为一个信号的中转站,利用卫星进行信号传递,能够极大的摆脱地理环境的干扰,并且能够传递到的范围也比地面基站大。


在通信过程中,通信卫星通过自身的通信装置接收地球上的遥控指令与信道数据,再由多个信号转发器对信息进行分类与转发。

地球上的监管系统则是负责对通信性能的监控,如转发器功率,天线增益等指标。


通信卫星的工作环境并不是外太空,而是距离地球五百多公里左右的轨道上,这里还是存在空气阻力的。因此需要地球上的监控系统进行轨道修正,防止卫星脱离轨道造成严重的后果。


星链系统是由5到13个卫星共同服务同一个对象,只需要购买一个类似于WIFI盒大小,能够接受网络信号的设备就能够在任何地方实现随时上网。这一系统能够通过卫星进行卫星系统间的信息传递,这样就可以实现全球联网。

利用卫星进行地面通信服务在很早之前就已经被使用了,比如卫星电话,卫星电视。因为这些设备采用的波段频率很低,波长也相对较长,在传输中受到的影响较小,不需要太多的卫星参与。但5G信号的频率很高,波长是毫米级,很容易受到天气,大气层的电磁辐射和地球电离层的影响。


为了能够更好的实现卫星通信,对于信号传输的波长与频率就有所要求。


一般采用的波段是C段波频,这一频率能够极大的保证通信的质量。但要想传递5G信号则需要更高的频率才能够有效的抵抗电离层的影响。

星链采用的频率是高达8G赫兹左右的高频波,高频率短波长的方式确实有效,但对于阴雨,台风浓雾等天气却没有办法。


因为水汽对于这种短波的吸收效果很好,为了防止这样的情况,只能增加波的功率或者与地面基站相结合,进行信息传递。


如果没有地面基站的情况下,为了保证网络信号能够稳定传递,同一台设备可能需要多个星链卫星同时进行信号传递。另外,卫星通信还有星蚀对其的影响,因此,要想保证信道的通畅,投入的卫星与地面设备将会更多。

如此一来,星链系统需要的卫星就是卫星电话的几十倍到几百倍,实现全球通网的话至少需要5万颗左右的卫星共同作用。


然而,卫星距离地面越近,信息传递的距离就会越短,所受到的干扰也就越小。能够进行良好通信服务的轨道十分有限,是十分珍稀的资源。

这意味着,数量庞大的星链系统卫星,同时也间接制造了大量太空垃圾。星链卫星平均造价不过几千万美元,质量也不过几吨,所以除了进行互联网络的覆盖,实际上难以完成更为复杂的任务。


马斯克的星链系统如此代价只为了全球上网这一单一的任务,确实让人难以相信。更多的人认为马斯克是利用廉价的卫星去抢占太空轨道资源。

同时,因为星链卫星数量众多,很多卫星又在地球附近的轨道上。不论是地面卫星的发射,还是正常工作的航天器,都会受到星链卫星的影响。毕竟,卫星越多,相互的碰撞几率就会更大。


而且,星链卫星也是能够通过地面进行控制,一旦出现“失控”,碰撞了其他航天设施的情况也是能发生的事情。

随着俄罗斯与乌克兰的战争进行,星链系统在军事领域的应用让全球都倒吸一口冷气。


军事领域的很多牛人已经分析了星链系统的实际作用,归结起来就是帮助传递战场信息,进行战场侦查,还有就是破坏对方的通信链路,进行电磁干扰。

太空清洁势在必行

对于星链的组建,中国其实早就有了应对的“太空清洁工”。


早在2007年,中国正在部署北斗卫星的时候,美国就凭借自身的科技能力对中国的北斗计划进行威胁,宣布要利用卫星武器将北斗卫星“打下来”。

当时的中国已经具备废旧卫星的销毁计划,也就是最常用的,利用导弹将卫星击毁。毕竟中国的东风快递真的是使命必达,外太空也能送到!但这样做的成本太高,几乎与卫星的造价相等。


在近地轨道上,报废的卫星数量很多,一万多颗卫星,发射一万颗导弹确实不划算。


而且,就算是不顾及成本,被击毁的卫星碎片也会在原来的轨道上形成太空垃圾,对于其他航天器,或者后续发射的卫星来说都是威胁。

那有没有性价比更高的清除方式呢?目前有三种清除方式正在发展之中。

激光武器

激光武器是通过激光束对目标进行破坏的高能量光束武器。


2019年中国成功的进行了一次地面激光武器的测试,测试中多个目标被成功摧毁,这意味着中国的激光武器已经发展到了可实战应用的水平。

激光武器的使用成本低,但是对于破损卫星的伤害却不高。


因此如果用现阶段的激光武器来攻击卫星,即便能够准确的直接打穿卫星的能源仓,卫星依旧能够利用太阳能板“苟延残喘”。并且,激光武器还比较容易误伤到正常的航天器。

微波武器

在SpaceX第78批的56颗星链卫星升空的同一天,印度《欧亚时报》出现了这样一则报道:中国科学家研发出了一种能放在小桌子上的小型微波脉冲设备。这种微波脉冲设备虽然体积很小,却可以达到1000万千瓦的功率。这种量级的定向武器可以直接对无人机和飞机进行有效打击,而且这种微波武器的使用成本很低。


报道中还强调,这种微波武器的频率为每秒钟10个脉冲,这意味着它可以在瞬间完成对目标的攻击。


这种高功率的微波武器进一步的强化和发展,甚至可以“秒杀掉”卫星,未来很可能成为“星链克星”。

用卫星攻击卫星

近期,研究人员已经在讨论一种新型的破损卫星销毁技术。这种技术主要采用“以毒攻毒”的战略方式,通过卫星来摧毁卫星。

具体的设想是发射小型卫星,靠近目标卫星时,将装备的网兜发射出去,将目标卫星罩住。然后利用制动系统,让卫星的高度逐渐下降直到大气层中,利用大气层的摩擦最终将其销毁。


小型卫星也能够重复使用,这也就大大降低了对目标卫星的“清除成本”。

而且不但解决了破损卫星的销毁问题,也能够对一些“失控”的航天器实施“帮扶”计划,让它不能再扰乱正常运行的航天器。


对于太空威胁的战略角度来说,这一技术或许也是破局的关键之一。

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页面更新:2024-04-14

标签:中国   太空   航天器   霸权   克星   轨道   激光   地面   信号   武器   通信   方式   系统   卫星

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