星鏈互聯(lián)網(wǎng)的目標是找到干擾天文觀測解決方案？

昨日下午，美國太空探索技術(shù)公司 SpaceX 成功發(fā)射了第七批 60 顆星鏈（Starlink）衛(wèi)星，獵鷹 9 號從佛羅里達州 NASA 肯尼迪航天中心的 39A 發(fā)射架（LC-39A）升空，這些低地軌道衛(wèi)星將為該公司覆蓋全球的高帶寬太空互聯(lián)網(wǎng)提供連接。

此次發(fā)射后，SpaceX 入軌衛(wèi)星總數(shù)達到 422 顆，盡管該公司計劃很快讓其中的兩顆（原型衛(wèi)星）脫軌。

SpaceX 已經(jīng)是現(xiàn)存最大的私人衛(wèi)星運營商，而且領(lǐng)先優(yōu)勢還在不斷增加。盡管面臨全球新型冠狀病毒疫情危機，但 SpaceX 還是設(shè)法保持了星鏈發(fā)射的頻繁步伐，上次發(fā)射是在 3 月 18 日完成。自今年年初以來，SpaceX 總共進行了四次星鏈衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)，而我們進入 2020 年只有短短四個月的時間。

SpaceX 有充分的理由想要保持這種發(fā)射頻率，畢竟每次發(fā)射都使其更接近最終推出星鏈互聯(lián)網(wǎng)寬帶服務(wù)的目標，這些衛(wèi)星將為該服務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。SpaceX 希望該網(wǎng)絡(luò)能在今年晚些時候覆蓋加拿大和美國北部，由于其工作方式，小型衛(wèi)星的軌道比傳統(tǒng)的地球靜止互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星更接近地球，并在經(jīng)過覆蓋區(qū)域時相互切換連接，它們需要大量的衛(wèi)星來為消費者和企業(yè)提供穩(wěn)定、可靠、低延遲的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。

星鏈互聯(lián)網(wǎng)的目標是在明年將其服務(wù)擴展到全球客戶，這將需要更多的發(fā)射和衛(wèi)星入軌。最終，該公司提交的文件顯示，它可能會發(fā)射 12000 至 42000 顆小衛(wèi)星，以根據(jù)需求和性能將網(wǎng)絡(luò)建設(shè)到最終狀態(tài)。

SpaceX 的最新發(fā)射還包括對使用過的獵鷹 9 號火箭助推器的回收嘗試，該助推器曾在 SpaceX 載人龍飛船的 Demo-1 演示任務(wù)中飛行過，并在 2019 年發(fā)射過兩次。助推器按計劃降落在 SpaceX 的無人回收船上，在今年早些時候幾次獵鷹 9 號火箭助推器著陸出錯后，這標志著該公司回收行動恢復(fù)常態(tài)。

SpaceX 還將試圖回收發(fā)射期間用來保護星鏈衛(wèi)星有效載荷的整流罩，但不會通過降落傘減速而落回地球時使用網(wǎng)來捕捉它們。取而代之的是，SpaceX 將尋求把整流罩從水中撈出來。該公司正尋求更頻繁地重復(fù)使用整流罩，用網(wǎng)捕獲過程使其更容易翻新以供再次使用。這是另一項節(jié)約成本的措施，因為 SpaceX 正在繼續(xù)努力實現(xiàn)其目前正在開發(fā)的星艦飛船運載火箭的完全可重用性。

找到干擾天文觀測解決方案

每次星鏈衛(wèi)星發(fā)射都會重新引發(fā)關(guān)于越來越多的低地軌道小衛(wèi)星對夜空能見度和科學(xué)研究影響的討論，SpaceX 表示正在做出改變，試圖解決這些擔憂。SpaceX 首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人埃隆·馬斯克（Elon Musk）詳細介紹了該公司正在采取的諸多措施，以解決有關(guān)其星鏈衛(wèi)星干擾地面夜空觀測的投訴。

這些衛(wèi)星會在夜間發(fā)光，可以在天文攝影中以光流的形式出現(xiàn)。天文學(xué)家認為，它們會通過地面望遠鏡和天文臺干擾恒星觀測和研究。

SpaceX 之前曾討論過測試將星鏈衛(wèi)星面向地球的一面涂成黑色，以降低它們的反射率，但這種泡沫方法聽起來似乎更可行。最終，SpaceX 預(yù)計將發(fā)射數(shù)千顆這樣的小衛(wèi)星，所以圍繞它們對科學(xué)觀測的影響的爭議不太可能很快發(fā)生，除非其中有些措施確實顯著改變了它們的夜間能見度。

找到火箭發(fā)動機故障原因

馬斯克解釋了上次星鏈衛(wèi)星發(fā)射過程中火箭發(fā)動機故障的原因。SpaceX 獵鷹 9 號火箭的第一級上使用了 9 個梅林發(fā)動機，即使其中一個停止工作也可以正常運行。在 3 月 18 日的發(fā)射過程中，的確有一個發(fā)動機在上升階段停止了工作。發(fā)動機故障并沒有影響隨后按計劃部署的 60 顆星鏈衛(wèi)星，但它確實促使 SpaceX 對原因進行了調(diào)查。

馬斯克說，梅林發(fā)動機失敗的原因是“少量異丙醇（清洗液）被困在傳感器上，并在飛行中點燃。”異丙醇是無菌環(huán)境中常用的清潔和消毒劑，也可以作為消費者使用的外敷酒精在柜臺上買到。根據(jù)馬斯克的解釋，聽起來像是梅林發(fā)動機的清洗液有些不小心被困在壓力閥的傳感器外殼里，然后引擎被啟動時起火。這可能不足以損壞發(fā)動機，但卻會通知傳感器熱量水平超過了可接受的極限，導(dǎo)致了其關(guān)閉。

鑒于美國宇航局（NASA）和 SpaceX 已經(jīng)宣布了載人龍飛船 Demo-2 任務(wù)的正式日期，該機構(gòu)似乎已經(jīng)確認了 SpaceX 的調(diào)查結(jié)果，并接受其解釋。

申請改變星鏈互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計

在發(fā)射了第七批 60 顆星鏈衛(wèi)星的同時，SpaceX 向監(jiān)管部門聯(lián)邦通信委員會（FCC）提交了最新申請，希望改變星鏈互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計，提議在較低軌道上運行比 FCC 之前授權(quán)的更多衛(wèi)星。

星鏈互聯(lián)網(wǎng)的第一階段將包括 1584 顆衛(wèi)星，在地球上空 550 公里的軌道上運行。SpaceX 計劃在今年年底之前發(fā)射這部分衛(wèi)星，這在 SpaceX 的申請中保持不變。

SpaceX 此前獲得了 FCC 的監(jiān)管批準，可以在 1110 公里至 1325 公里的更高軌道上運行另外 2825 顆衛(wèi)星。這項修改覆蓋了 4408 顆星鏈衛(wèi)星，比之前架構(gòu)下設(shè)想的 SpaceX 少了一顆。較低海拔將使衛(wèi)星更接近星鏈互聯(lián)網(wǎng)的消費者，并允許該網(wǎng)絡(luò)“為沒有服務(wù)和服務(wù)不足的美國人提供低延遲寬帶，與以前僅在城市地區(qū)提供的服務(wù)相當”。

在較低軌道上飛行的星鏈衛(wèi)星將有助于確保它們在發(fā)生故障情況下以更短的時間重新進入大氣層。這些衛(wèi)星將以更低的功率水平廣播信號，因為它們離地球更近。SpaceX 表示，這將使星鏈衛(wèi)星能夠遵守限制，以減少對其他衛(wèi)星和地面無線網(wǎng)絡(luò)的無線電干擾。

在較低的高度，星鏈衛(wèi)星將在太空交通較為繁忙的地區(qū)飛行。SpaceX 表示，其星鏈衛(wèi)星可以進行機動，以避免與軌道上的其他物體相撞，并且它還發(fā)布了星鏈衛(wèi)星的軌道數(shù)據(jù)，這樣其他運營商也可以進行規(guī)避機動。
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