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一箭60星!SpaceX拉开“星链”组网序幕

来源:科技日报2019-05-27 13:44

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  北京时间5月24日上午10时30分,随着“猎鹰9”运载火箭烈焰升腾、拔地而起,太空探索技术公司(SpaceX)雄心勃勃的“星链(Starlink)”计划终于拉开组网序幕。

  “星链”计划有哪些特点?擅长玩火箭的SpaceX造出的卫星怎么样?“一箭60星”又有何技术难度?

  一箭多星 真不简单

  这次发射并非SpaceX的首个一箭多星任务。2018年12月初,在代号“小卫星特快专递”的发射任务中,“猎鹰9”一箭发射64颗卫星。其中4颗卫星直接安装在二级火箭上,另外60颗则分别安放在两个“自由飞行器”上。“自由飞行器”先后从二级火箭分离,再各自释放卫星。

  “首先,‘一箭60星’与‘一箭10星’在技术上并无本质区别,只是‘星箭分离’的载荷更多。”星级荣耀空间科技有限公司技术副总裁张琦告诉科技日报记者,如此数量的“一箭多星”,首先要解决的就是分离瞬间大量卫星释放的碰撞问题。即卫星要按照预定程序顺利“出舱”且不能相互擦碰。这需要为每一颗卫星“量身定做”最佳的分离路线和分离时刻,实现多颗卫星的“各行其道”。此外,卫星释放的过程中,火箭的结构角度和重心分布会发生改变,姿态控制系统必须在每一颗卫星的分离瞬间保证火箭飞行稳定。最后,避免不同卫星内部电子设备产生无线电干扰也是技术人员必须解决的重要问题。

  根据SpaceX公布的任务简介,此次发射并非由火箭将卫星挨个送入预定位置。二级火箭进入高度为440公里的轨道后,发动机关机并释放卫星,之后卫星依靠自身的动力系统转移到550公里轨道上的指定位置。张琦表示:“如果由火箭直接将卫星送入不同的轨道面或同一轨道面的不同位置,则任务更复杂、技术难度更高。”

  “星链”计划 规模庞大

  2015年1月,SpaceX提出“星链”计划,旨在建立覆盖全球的卫星互联网星座。“星链”最突出的特点就是规模大。根据美国联邦通讯委员会(FCC)在今年4月26日批准的方案,该计划将在高度为550公里和340公里的轨道面上分别“撒上”4409颗和7518颗卫星,总数高达11927颗,而当前全球在轨工作的全部卫星不到2000颗!

  SpaceX原计划到2027年完成“星链”部署。5月16日,其创始人马斯克表示,SpaceX计划加快部署“星链”,将其生产和发射速度从每年1000颗卫星提高到2000颗卫星。如果SpaceX能够坚持这一计划,那么两年内“星链”卫星数量将超过其他在轨卫星之和。

  按照马斯克的规划,SpaceX能够提前两年建成“星链”。但如果仍采用“一箭60星”的发射方式,每年需要至少执行30多次类似的发射任务,而2018年整个美国的火箭发射次数仅有34次。

  如此庞大的太空计划投入自然少不了!“星链”的建设成本预计耗资100亿美元。马斯克宣称,SpaceX最近的融资“已被超额认购”,公司有足够的资金来建造和发射足够的“星链”卫星。“目前看来,我们有达到运营水平的充足资金。”

  另外,马斯克对“星链”的盈利前景非常看好。他认为“星链”将抢占全球3%到5%的电信市场,年收入3万亿美元。他说,我们相信这是太空探索技术公司创收的一种方式,将为开发越来越先进的火箭和宇宙飞船提供资金支持。

  卫星虽小 也有绝活

  再强大的星座也要由一颗颗卫星组成!事实上,SpaceX从2015年1月就开始在华盛顿州雷蒙德建设自己的卫星研发基地,并着手筹建由1000名工程师组成的研发团队。

  搞火箭有绝活的SpaceX,造出来的卫星也不同凡响。根据其公布的资料,每颗“星链”卫星重约227kg,装有多个高通量天线和一个太阳能电池组,使用以氪为工质的霍尔推进器提供动力,配备和“龙飞船”相似的星敏感器高精度导航系统。更重要的是,为了避免密集的卫星和太空垃圾发生“亲密接触”,导致灾难性后果,“星链”卫星能够自动跟踪轨道附近的太空碎片并避免碰撞。

  将近12000颗卫星,一旦失效是否会成为太空垃圾?这是“星链”计划面临的最大质疑,也是FCC审核这一计划的重要环节之一。记者查阅了SpaceX递交给FCC的申请材料,发现其采用了多项技术来解决这一问题。

  首先,“星链”卫星采用“轻质化”设计,高层大气阻力作用明显,轨道高度550公里的卫星失效后将在5年内进入大气烧毁,340公里的卫星则只需数十天。在此基础上,卫星都提前设计了自毁程序,在寿命末期即自主离轨,并预留机动能力避免与其他目标相撞。550公里的卫星将使用推进器反推主动降低轨道高度,缩短自毁时间。

  最后,“星链”卫星的部件都经过特别筛选,保证其进入大气层后几乎完全烧毁,避免留下残骸砸向地面造成人员伤亡。

  (科技日报北京5月26日电)

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