两次危险靠近中国空间站,美国卫星到底是想干什么?

中国常驻维也纳联合国和其他国际组织代表团近日罕见地以照会方式,向联合国秘书长通报美国太空探索技术公司(spacex)发射的星链卫星今年先后两次接近中国空间站,迫使中国空间站不得不采取预防性碰撞规避控制(“紧急避碰”)。

美国不久前还在渲染俄罗斯太空碎片威胁国际空间站,转头自家的卫星却真正威胁到中国空间站了。

让人揪心的是,根据中方提供的信息,美国卫星先后两次危险接近时,神舟十二号和十三号航天员成员组就在空间站上,这意味着中国航天员的生命安全也受到直接威胁。

星链卫星到底是想干什么?

根据中方通报,星链-1095 卫星原本运行在平均高度约555公里的轨道上。在5月16日至6月24日期间,它持续降轨机动至平均轨道高度382公里后,保持在该轨道高度运行。7月1日,该卫星与中国空间站间出现近距离接近事件。出于安全考虑,中国空间站于 7月1日晚主动采取“紧急避碰”,规避了两目标碰撞风险。

记者注意到,星链-1095 卫星于9月20日脱离轨道,可能已经坠入大气层焚毁。也就是说,7月1日,它很可能是以自动降轨模式准备退役的过程中,对中国空间站产生威胁。

类似的情况已经发生过。2019年,欧洲航天局的“风神”地球观测卫星就曾紧急改变轨道以规避星链-44卫星。当时这颗星链卫星下降到320公里的高度,测试其自动脱离轨道的技术,结果靠近了正在这一高度运行的“风神”卫星,导致碰撞风险。

星链卫星号称配备有自动避碰系统,可以跟踪在轨碎片和航天器并自动回避,但该系统已经多次失效。据称,该功能需要与地面的太空追踪系统配合,但由于此前从未有过如此庞大的太空卫星群,现有系统不足以应对这样的情况。

如果说这次危险接近中国空间站的事故还可以勉强用“退役卫星自动避让功能失灵”来解释,那第二次恐怕就更没那么简单了。

根据中方通报,第二次“危险接近中国空间站”发生在10月21日,星链-2305卫星与中国空间站发生近距离接近事件。中方鉴于该卫星处于连续轨道机动状态,机动策略未知且无法评估轨道误差,存在与空间站碰撞风险。为确保在轨航天员安全,中国空间站于当日再次实施“紧急避碰”,规避了两目标碰撞风险。

值得注意的是,目前星链-2305卫星重新回到555公里左右的正常轨道高度。为什么这颗卫星会突然将轨道降低约100公里?有航天专家认为,此举目的可能是为了增强卫星星座在局部地区的通讯性能。在spacex公司的规划当中,该公司也是准备在330公里左右的轨道上部署一大批卫星。

但还有另一种可能,美方借此探测中方的太空感知能力,测试中方是否能够准确的掌握它们的行动。

要知道,星链计划如今早已不再是单纯的互联网卫星星座,它与美国军方建立了紧密联系。2019年3月,美国空军向spacex公司授出价值2800万美元合同,要求其在3年时间内,对“星链”开展军事服务演示验证。2019年11月,美空军对“星链”进行了早期的低轨技术验证试验,其中包括卫星和美国空军战斗机的天线阵列进行直接互联的试验。

因此spacex公司应五角大楼要求,借助危险靠近中国空间站对中国的太空感知能力进行试探,也并非没有可能。反正一旦出事,它也可以辩解自己是“民营公司”,不至于惹出国际大麻烦。

此外,专家还提醒记者,中国空间站的“紧急避碰”动作需要消耗额外的燃料,如果美国星链卫星频繁进行类似动作,将显著影响空间站的在轨寿命和维护成本。

根据中方照会,目前中方请联合国秘书长将相关情况周知《外空条约》各缔约国,并提请各缔约国注意,根据《外空条约》第 6 条的规定,要求各缔约国对其(不论是政府部门,还是非政府的团体组织)在外层空间(包括月球和其他天体)所从事的活动,要承担国际责任,并应负责保证本国活动的实施符合本条约的规定。

希望美国能真正担负起应有的太空责任。

威胁中国空间站的星链卫星,背景不简单

搞明白美国星链卫星的背景,才能更好地理解为什么这次中国要如此严肃地对待。

这个庞大的超级卫星计划,来自美国spacex公司ceo马斯克的狂想。他设想用超过1.2万颗运行在近地轨道的小型卫星,为全球提供高速的网络服务,从而摆脱地面基站的约束。

在星链计划刚提出时,马斯克的大群拥趸欢呼“自由上网的时代开始了”。但等到2019年首颗星链卫星升空后,越来越多的不妙迹象开始涌现。

星链卫星在天文观察照片上留下的轨迹让天文学家抓狂

首先是天文学家的“狂怒”。因为成群的星链卫星穿过夜空,导致需要长时间曝光的天文观测受到极大影响。它们的轨迹在照片上出现的亮点或横杠,可能会使多年的学术研究功亏一篑。

其次,越来越多的国家发现,星链计划实质上是一场“太空圈地”运动。根据马斯克的规划,他后续还将发射3万颗卫星,分布在340公里、550公里、1150公里三种不同高度的轨道上,几乎“包围了整个地球”。根据国际电信联盟规定,虽然卫星频率和轨道资源是全人类共有的资源,但获取卫星频率和轨道资源主要通过“先登先占”和“先协调,后使用”等原则。星链计划包括的卫星总数多达4.2万颗,而人类历史上总共才向太空发射了9000个各种卫星和航天器,马斯克抢占轨道资源的野心不言而喻。

星链卫星完成部署后,几乎包围了整个地球

但问题来了。在近地轨道部署这么密集的卫星,如何解决它们的运行安全问题?此前美俄卫星就已经发生过太空相撞事故,当在轨卫星数量以数十倍增加之后,各种危险靠近事故概率极大增加了。

更可怕的是,为了节省成本,星链卫星的服役时间有限,通常只有3-5年寿命,这意味着未来每年都将有数以百计的卫星退役。尽管spacex公司承诺这些卫星具有自动降轨坠入大气层焚毁的功能,但谁能保障不会出现意外呢?

情况有多严重呢?美国“太空”网站今年8月引用英国南安普顿大学宇航研究小组负责人休?刘易斯的研究成果说,spacex 公司的星链卫星每个星期涉及大约1600起航天器接近事件;除去星链卫星彼此间的接近,这1600次中有500次都是星链和其他航天器的接近,甚至包括二者在小于1公里的距离之间飞过的情况。

“我回顾了2019年5月星链卫星首次发射以来的数据。”刘易斯说,“从那时起,空间危险接近评估卫星报告收集到的航天器接近次数增加了一倍多。现在,星链卫星已占到所有航天器接近事件的一半了。”

报道称,“情况肯定会变得更糟。刘易斯的计算表明,一旦spacex发射完1.2万颗卫星,90%的空间接近事件都将与星链有关。”

因此越来越多的科学家们担心,以星链卫星如此庞大的规模,无论是在轨卫星发生危险靠近,还是退役卫星失控,一旦它们造成太空碰撞事故,由此很可能引起连锁反应,产生的太空碎片将横扫近地轨道。

值得注意的是,近地轨道上运行着绝大部分的人类航天器,包括国际空间站和中国空间站(轨道高度通常在300-400公里附近)以及其他各种卫星。星链卫星失控的潜在威胁之大,可见一斑。

另一方面,星链计划还存在着强大的军用潜力。

除了老司机在上一篇提到星链计划与五角大楼的紧密合作,还有专家提醒说,“星链”计划的潜在军事用途更为广大。

首先,一旦全部4.2万颗卫星发射到位后,它就在近地轨道筑起一道屏障,其他国家的火箭要确定发射窗口,就要和spacex 公司商量和协调,否则就可能与星链卫星相撞。如果在战时,掌握这项话语权的spacex 公司就相当于对敌方实行“太空封锁”。

其次,以往每颗高轨卫星的成本动辄十亿美元,由于其高价值和低发射率,使得动能反卫星武器获得了反对称优势。例如,美国gps系统只有24颗卫星,一旦以大量动能卫星拦截弹对它们实施攻击,将瘫痪美国的全球导航定位和授时通信系统,对美军的全球兵力部署和多域联合作战造成致命打击。而星链计划的卫星多达4.2万颗,能让动能拦截武器的优势不复存在。一旦硬杀伤击毁若干卫星,就会产生大量碎片,其影响让任何国家都难于接受。

此外,当前星链计划卫星上搭载的是通信设备,未来也可以搭载光学观测载荷,结合其重访率高的优势,对于全球主要地区,让每个时间段天顶方向都有几颗卫星飞过,可实现24小时不间断光学监控分析,通过大数据系统自动识别、分类跟踪和图像识别系统,使其对真假目标识别率高,抗干扰能力强,这必将大大提升美国对地面移动物体和太空目标的监控能力。

美军希望利用卫星群监视高超音速武器

再想远一点,星链卫星未来还可能对导弹和航天器进行遥测、跟踪和控制,进而提高对敌方运载火箭/导弹轨道的高精度预测和预警能力,为后续的拦截提供信息支撑,并提供了防御弹道导弹的一种最佳方法,即在它们发射之前将其击毁。美国导弹防御局正在执行一项“高超音速和弹道跟踪天基传感器计划,主要目标是要设计一套用于监测和跟踪高超声速导弹系统的卫星群。若导弹防御局和spacex公司合作,将监测系统和“星链”卫星星座直接结合,则无疑将大大加快美国跟踪拦截高超音速武器计划的进度。

栏目主编:顾万全

本文作者:环球时报

文字编辑:卢晓川

题图来源:新华社

图片编辑:苏唯