How does Starlink mitigate the risks of space debris and satellite collisions?

Mark Washington
Mark Washington
Satellite communication expert with 15 years' experience.

好的,关于星链如何应对太空垃圾的问题,咱们可以把它想象成在一条越来越拥挤、而且飘着各种障碍物的高速公路上开车,你得怎么保证安全。星链(Starlink)主要靠这几招:

1. 自带“方向盘”和“刹车”,而且路修得比较低

你可以把每一颗星链卫星都看作一辆智能小车。

  • 自带“方向盘”:每颗卫星都装有“氪离子推进器”,这就是它的微型发动机。需要调整姿态或者躲避什么东西的时候,就喷一下气,给自己一个推力,改变一下轨道。
  • 路修得比较低,自带“空气刹车”:星链的轨道非常低,大概在距离地面550公里左右。在这个高度,还有极其稀薄的大气。这个稀薄的大气会产生微小的阻力,就像一个持续不断的“空气刹车”。

这个“刹车”作用特别重要。万一哪颗卫星坏了,失控了,这个“空气刹车”会在几年内慢慢地把它拽下来,最终在大气层里烧毁,不会变成一块永久的太空垃圾。相比之下,那些在几千甚至几万公里高空的卫星,一旦报废,可能会在天上飘几百年甚至上千年。

2. 一套全自动的“智能防撞系统”

这是星链最核心的技术。面对太空中成千上万的碎片,靠人去一个个盯着是绝对不可能的。所以他们搞了一套全自动的系统。

  • 数据来源:他们会接收来自美国太空军等机构的数据。这些机构用雷达和望远镜时刻监视着太空中的各种物体,大到报废的卫星,小到一块油漆碎片,并把这些物体的轨道信息公布出来。这就像是太空中的“实时路况播报”。
  • 自动计算和决策:星链的系统拿到这些“路况”后,会持续不断地计算自己的卫星在未来一段时间内,有没有可能和这些碎片“撞车”。
  • 自动躲避:一旦系统计算出碰撞的风险超过了一个阈值(比如大于十万分之一),它不需要人工干预,就会自动给卫星下达指令:“喂,前面有危险,赶紧让一下!” 然后卫星就会启动自己的小发动机,稍微调整一下轨道,以毫厘之差避开危险。

整个过程是全自动的,因为每天可能发生的潜在碰撞警告有成千上万次,只有自动化才能处理过来。

3. 主动规划“退休”,做到“片甲不留”

卫星也是有寿命的。星链从设计之初就考虑好了卫星的“身后事”。

  • 主动离轨:当一颗卫星快要“退休”时(比如燃料快用完了),地面控制中心会用它最后一点力气,命令它启动发动机,主动降低轨道,加速坠入大气层。这就像是把一辆要报废的汽车,主动开到回收站,而不是随便扔在马路上。
  • “可燃尽”设计:卫星在设计时就尽量使用在重返大气层时容易完全烧毁的材料。目标就是让它在坠落过程中烧得干干净净,不会有大块的残骸掉到地面上。

总结一下,星链的策略就是:

  • 选址好:低轨道,出问题了能自己掉下来烧掉。
  • 车技好:卫星能自己动,能躲。
  • 反应快:有套自动系统全天候盯着,发现危险自己就让开了。
  • 负责任:快报废了就主动开进“焚化炉”,不给别人添麻烦。

当然,即便如此,随着天上卫星数量的爆炸式增长,空间安全依然是一个巨大的挑战。星链的这套做法是目前比较先进和负责任的方案之一,但整个行业还需要共同努力,才能保证我们头顶上的这片“高速公路”长久地安全畅通。