根據(jù)IEEE Spectrum對(duì)美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)提交的數(shù)據(jù)做出的分析結(jié)論,SpaceX公司計(jì)劃的Starlink衛(wèi)星星座項(xiàng)目每六年即有45%的可能性造成民眾受傷甚至死亡。
Elon Musk希望最終能夠讓星座計(jì)劃中的近12000顆衛(wèi)星承載全部互聯(lián)網(wǎng)流量中的五成。這些衛(wèi)星將利用激光與無(wú)線電鏈路為世界各地的人們提供快速且廉價(jià)的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)——而由此帶來(lái)的服務(wù)費(fèi),則可以幫助Musk完成他殖民火星的夢(mèng)想。
然而,殘酷的現(xiàn)實(shí)告訴我們,SpaceX規(guī)模龐大的軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)意味著未來(lái)將不斷有衛(wèi)星設(shè)備墜落地球,而由此造成的人員傷亡將很可能只是時(shí)間問(wèn)題。
Starlink計(jì)劃由三組運(yùn)行在不同軌道中的衛(wèi)星群組成,這些軌道各自擁有不同的運(yùn)行高度。首批發(fā)射的是1584顆近地軌道(簡(jiǎn)稱LEO)衛(wèi)星,高度距地面550公里。接下來(lái)是2825顆位置更高的衛(wèi)星,距地面高度在1100公里到1325公里之間。最后一批7518顆屬于極低地球軌道(簡(jiǎn)稱VLEO)衛(wèi)星,距離地面僅為340公里。這些衛(wèi)星的質(zhì)量總和,相當(dāng)于目前國(guó)際空間站的10倍以上。
這11927顆衛(wèi)星將攜帶太陽(yáng)能電池板、電池、無(wú)線電與激光通信設(shè)備,外加充足的燃料以調(diào)整自身軌道或抵消空中微弱的大氣層阻力。但在約六年之后,衛(wèi)星的燃料將耗盡,屆時(shí)各衛(wèi)星將利用備用燃料推動(dòng)自身向高密度大氣層下墜。每顆衛(wèi)星的尺寸都略小于特斯拉Model 3車型,而進(jìn)入大氣層后星體將快速燃燒殆盡。
然而,燃燒殆盡只是一種理想化的效果。根據(jù)SpaceX方面的估算,每顆重達(dá)386公斤的Starlink衛(wèi)星在燃燒之后都將剩余數(shù)公斤質(zhì)量,這將是其擁有足夠的動(dòng)能抵達(dá)地球表面并可能導(dǎo)致人員傷亡事故。美國(guó)宇航局最終將這一動(dòng)能數(shù)字修正為15焦耳,大約與速度為每小時(shí)51公里的棒球威力相同。根據(jù)不同衛(wèi)星的具體配置,最終殘留下來(lái)并當(dāng)頭砸下的部分可能是鐵制推進(jìn)器組件、不銹鋼反作用輪或者碳化硅鏡等。
此前,在SpaceX方面將這些數(shù)據(jù)輸入美國(guó)宇航局的殘片評(píng)估軟件時(shí),這款軟件計(jì)算出近地軌道衛(wèi)星殘骸導(dǎo)致人身傷亡的幾率最高不超過(guò)18200分之一。極低地球軌道衛(wèi)星的風(fēng)險(xiǎn)普遍略高,最高不超過(guò)17400分之一。這些數(shù)字都低于美國(guó)宇航局提出的萬(wàn)分之一傷亡幾率標(biāo)準(zhǔn),因此能夠滿足美國(guó)與歐洲各宇航機(jī)構(gòu)設(shè)定的太空發(fā)射要求。
然而,聯(lián)邦通信委員會(huì)并不滿足于此。2018年3月與6月,通信委員會(huì)方面計(jì)算了整個(gè)星座計(jì)劃對(duì)人類造成的總體風(fēng)險(xiǎn)。假設(shè)11927顆衛(wèi)星全部如期發(fā)射,并按照原定計(jì)劃分批墜落,那么從第一次發(fā)射到大約六年之后,平均每天將有五顆衛(wèi)星進(jìn)入地球大氣層。這樣算來(lái),每顆衛(wèi)星無(wú)法“燃燒殆盡”并導(dǎo)致殘留部分引發(fā)人身傷亡的可能性確實(shí)不高。
實(shí)際上,屆時(shí)這些衛(wèi)星將成批墜落,意味著一年之內(nèi)的墜落衛(wèi)星總數(shù)超過(guò)1000顆。美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)發(fā)現(xiàn),這些微小的風(fēng)險(xiǎn)相加之后,意味著近地軌道衛(wèi)星引發(fā)人身傷亡的風(fēng)險(xiǎn)將提升至五分之一,而極近地球軌道衛(wèi)星引發(fā)人身傷亡的風(fēng)險(xiǎn)更是高達(dá)四分之一。IEEE Spectrum利用SpaceX最新公布信息得出的計(jì)算結(jié)果表明,星座計(jì)劃因衛(wèi)星殘骸導(dǎo)致人身傷亡的總體風(fēng)險(xiǎn)實(shí)際上為45%。
這意味著美國(guó)宇航局的軟件證明,大約每六年就會(huì)有一顆衛(wèi)星致人受傷甚至死亡。
每天抵達(dá)地球表面的、重量大于10克的隕石平均為62顆至242顆
考慮到目前全球人口總數(shù)已經(jīng)達(dá)到75億,因此任何個(gè)體受到危害的可能性仍然極低。以2011年為例,當(dāng)時(shí)美國(guó)宇航局計(jì)算出一顆衛(wèi)星在墜落地球時(shí),擊中某人的概率約為3200分之一。但正如《華盛頓郵報(bào)》的Jason Samenow當(dāng)時(shí)在文章中所指出的,特定某人被衛(wèi)星殘骸擊中的風(fēng)險(xiǎn)為22萬(wàn)億分之一——遠(yuǎn)低于他們贏得頭彩或者被閃電擊中的概率。
盡管如此,仍有不少航天企業(yè)對(duì)此類事件表示擔(dān)心(無(wú)論概率有多低),并在計(jì)劃當(dāng)中充分加以考量。2017年9月,SpaceX公司的太空互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手OneWeb指出,前者衛(wèi)星中的一部分殘留組件可能會(huì)以超過(guò)960焦耳的動(dòng)能抵達(dá)地球——相當(dāng)于一顆速度超過(guò)每小時(shí)400公里的棒球砸向地面。該公司要求聯(lián)邦通信委員會(huì)“勒令SpaceX公司首先明確其大規(guī)模近地軌道與極低地球軌道衛(wèi)星群所帶來(lái)的總體風(fēng)險(xiǎn),并采取適當(dāng)措施以減輕這種風(fēng)險(xiǎn)。”
當(dāng)然,地球平日里也經(jīng)常受到太空中各類自然天體的“轟擊”。SpaceX公司在回應(yīng)中指出,每天抵達(dá)地球表面的、重量大于10克的隕石平均為62顆至242顆。該公司寫(xiě)道——“因此,盡管SpaceX的計(jì)劃看似需要發(fā)射大量新增衛(wèi)星,但和每年與地球自然撞擊的大量隕石相比,其數(shù)量仍然微不足道。”
聯(lián)邦通信委員會(huì)對(duì)此表示反對(duì)。在寫(xiě)給SpaceX方面的信件中,通信委員會(huì)計(jì)算出在六年期間,墜落的Starlink衛(wèi)星將給地球表面帶來(lái)超過(guò)50萬(wàn)塊獨(dú)立殘片。而且由于Starlink衛(wèi)星計(jì)劃預(yù)計(jì)將持續(xù)六年,這相當(dāng)于每天平均落下228個(gè)殘片——已經(jīng)接近自然隕石最為密集的下落頻度。
SpaceX公司則回應(yīng)稱,其每顆衛(wèi)星在整個(gè)生命周期當(dāng)中最多產(chǎn)生10塊殘片,而且其中只有一小部分有可能給人們帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。其總計(jì)產(chǎn)生的殘片數(shù)量約為12萬(wàn)塊,折合每天54塊——基本相當(dāng)于自然隕石數(shù)量最低的情況,因此完全可以忽略不計(jì)。
留給SpaceX的時(shí)間不多了
盡管這些太空設(shè)備一直在圍繞著地球飛來(lái)飛去,但由此類殘骸引發(fā)的人員傷亡數(shù)量仍然非常稀少。1997年,位于俄克拉荷馬州塔爾薩市的Lottie Williams親眼看到自己的頭頂上飛過(guò)正在燃燒的Delta火箭殘片。而在2016年,印度當(dāng)局聲稱泰米爾納德邦的一名公交車司機(jī)因隕石撞擊事故而被炸身亡。相比之下,最嚴(yán)重的事故當(dāng)數(shù)2013年發(fā)生的小行星爆炸事件,其造成的沖擊波在俄羅斯車?yán)镅刨e斯克市造成約1600人受傷。
SpaceX公司指出,我們大多數(shù)人都不會(huì)成天在戶外晃悠,等著下墜的天體把我們擊中。該公司在寫(xiě)給通信委員會(huì)(美國(guó)宇航局將「人員傷亡」定義為對(duì)人類造成損傷,包括導(dǎo)致死亡)的回信中宣稱,“考慮到DAS分析系統(tǒng)假設(shè)只有15焦耳動(dòng)能的殘片會(huì)導(dǎo)致人員傷亡,因此任何形式的庇護(hù)設(shè)施都能夠大大降低人員傷亡的可能性。雖然SpaceX公司沒(méi)有對(duì)庇護(hù)設(shè)施進(jìn)行過(guò)具體分析,但計(jì)劃本身已經(jīng)完全符合美國(guó)及國(guó)際通行的殘片墜落標(biāo)準(zhǔn)。而且值得強(qiáng)調(diào)的是,單是庇護(hù)設(shè)施這一項(xiàng)因素,就足以將另一家衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商的傷亡風(fēng)險(xiǎn)降低至四分之一甚至更低。”
在這里提到的“另一家衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商”指的正是銥星NEXT公司。根據(jù)DAS軟件的估算,其衛(wèi)星造成人員傷亡的幾率最高不超過(guò)4400分之一。銥星公司認(rèn)為,目前世界上同一時(shí)段之內(nèi)只有10%到20%的人口身處戶外且始終未受到任何設(shè)施的保護(hù),而其他人員應(yīng)該被排除在此類風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算之外。此前,美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)已經(jīng)批準(zhǔn)了銥星的NEXT衛(wèi)星發(fā)射計(jì)劃。
對(duì)此,SpaceX公司同時(shí)做出承諾,稱其將進(jìn)一步完善自家衛(wèi)星的部件形狀,從而最大限度提高其在大氣層當(dāng)中被燃燒殆盡的可能性。此外,該公司也與美國(guó)宇航局開(kāi)展合作,希望盡可能降低設(shè)計(jì)方案造成人員傷亡的幾率。2017年11月,SpaceX公司與美國(guó)宇航局簽署了一項(xiàng)空間法協(xié)議,旨在利用宇航局方面先進(jìn)的軌道碎片物墜落殘留分析工具軟件以更深入地解析衛(wèi)星設(shè)備的殘留可能性。最終,在今年11月,SpaceX公司已經(jīng)獲得美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)的許可,得以正式啟動(dòng)并運(yùn)營(yíng)其Starlink衛(wèi)星星座計(jì)劃。
然而,這一切并不能打消政府方面對(duì)于“天降橫禍”的擔(dān)憂。今年11月19日,美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)發(fā)布了關(guān)于軌道碎片問(wèn)題的擬議規(guī)則制定通知。在這份通知當(dāng)中,該機(jī)構(gòu)邀請(qǐng)各方就“在評(píng)估人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)時(shí),我們是否應(yīng)該以全系統(tǒng)總體以及單顆衛(wèi)星這兩個(gè)層面為基礎(chǔ)進(jìn)行核算;如果應(yīng)該,又需要以哪些指標(biāo)來(lái)衡量并評(píng)估總體風(fēng)險(xiǎn)”這一問(wèn)題參與討論。討論結(jié)果計(jì)劃于2019年年初正式公布。
由于SpaceX公司截至目前僅推出了兩款Starlink設(shè)計(jì)原型,因此其仍有時(shí)間根據(jù)法規(guī)對(duì)星座計(jì)劃做出調(diào)整,從而規(guī)避可能出現(xiàn)的未來(lái)影響。
然而,留給他們的時(shí)間并不充裕——根據(jù)通信委員會(huì)方面的規(guī)定,SpaceX公司必須在最晚2024年11月之前結(jié)束其全部11927顆Starlink衛(wèi)星中半數(shù)衛(wèi)星的發(fā)射與運(yùn)營(yíng)周期。考慮到該公司計(jì)劃于2019年開(kāi)始正式進(jìn)行衛(wèi)星發(fā)射,可以想見(jiàn),如今他們正在跟時(shí)間,或者說(shuō)衛(wèi)星的運(yùn)營(yíng)成本賽跑。
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