荷蘭有人拍到第一批星鏈發射後的在軌"排隊入軌"。星鏈的光害對於天文觀測，是頭痛的問題，但以其規模而言，其實可以有更大的問題......(圖片來自連結)

 

2月3日，SPACEX發射的最新一批星鏈衛星(Group 4-7，共49枚)，本來已成功發射，不巧遇上突如其來的太空天災，令多個衛星減速並無法正常入軌，並預計最終會於短時間內墜落大氣層。今次事故相信是有紀錄以來一次過「擊毀」最多衛星的太空氣象。

今次相當於G-1級的輕型地磁風暴，有可能由上星期六及日發生的C1-C3級太陽風暴所造成，事後發現這種地磁風暴強度不大，並未嚴重影響地球及衛星通訊，和自1989年起迄今四次巨大太陽閃焰事件(1989年3月磁暴、巴士的日事件、2003萬聖節太陽風暴、2012年太陽風暴)相比，只屬小打小鬧，不過就以另一種形式「擊毀」大量衛星，甚至遠超這三次事件的總和。

由Storyful News & Weather拍到的加拿大艾伯塔省大規模極光照片，極光本身就是大規模磁暴的反映。 

 

強烈太陽風暴的磁場可撞搫並壓縮地球磁場，造成地球磁場擾動，除可引發極光外，還可讓地球磁場與大氣層進行更大的交互作用，間接來說就是將能量輸送給上大氣層，大氣層加熱膨漲，造成低軌道上有更多空氣粒子，對繞地的低軌道衛星及太空站等造成空氣阻力並慢慢減低其速度，事實上很多低軌道衛星都會受影響，要利用自身燃料不斷維持速度，以太空站為，這種軌道增速一年起碼要造4-5次。總體來說，C1至C3級別的太陽風暴引發的地磁擾動並不算大，對一般衛星軌道影響小得多。但不巧的是，正正因為星鏈入軌方式的特殊性，才會導致今次幾乎全軍盡默的事態。

正於地面裝入獵鷹9運載火箭載荷艙的多個星鏈衛星及其軌道釋放器。右圖為在軌道上準備釋放星鏈前的留影。獵鷹9型最多一次可釋放60個星鏈衛星，但因為數量太多，釋放器沒法每個都送入預定軌道，只能在預備軌道釋放並讓衛星自己完成餘下旅程。(圖片來自SPACEX及連結2)

 

星鏈衛星事實上是一種只有227至260公斤的輕型太空寬頻廣播衛星，可算作放在衛星軌道的基地台，第一階段計劃共12000枚，其計劃的軌道分佈已有幾次改變，最新的計劃只集中在336-345公里及540-570公里兩個高度空域中，然而由於其質量小，性能受限嚴重，連軌道機動能力與持久性都受到限制。另外雖然星鏈可以一次過由獵鷹9發射50枚，但投射器沒有辦法將每一個衛星都直接送入軌道，因此所有衛星其實都是先投放到200公里的極低軌道，再由衛星本身的自帶入軌引擎進入高軌道。

一種運作中霍爾電推的動圖，簡單來說就是利用電力加速墮性氣體，比衝(推進效率)非常高，但持續推力就非常低，至今天仍只有mN /毫牛頓的水平，現存推力最大的也只有在實驗室中實現的5.4牛頓(約540克)。圖片來自連結

 

星鏈本身是利用霍爾電推引擎推動，並以大約5公斤氬氣為推進劑推動，其特點為可長時間推動，但實際推力很低，軌道加速及變遷其實還是較慢，也沒有危機時的快速變軌能力；另一方面，亦由於推力低，衛星需要在低軌道等待合適時間(例如在高軌道沒有衛星掠過時)才能發動。報道中似乎指只有9枚衛星逃過劫難，很有可能就是地磁風暴爆發前已經開啟引擎進行變軌程序了。

早年的影像偵察衛星如KH-9，當時還沒有CCD拍攝及數據傳輸技術，美軍唯有儲備四個返回式底片夾艙，每拍完一個就丟回大氣層，由空軍的飛機在高空接住或到著陸點搜尋。不過大部分KH-9都挨不到用完四個艙……(圖片來自連結)

 

事實上，150-250公里高的低軌道，可說是「衛星殺手」了。這個軌道高度現在已沒有衛星長期使用的，這也是和軌道高度太低，甚至還在大氣層中的熱成層(Thermosphere)中層位置，雖然已算太空，但還有不少的大氣層電離粒子活動(密度仍為海平面10億份之1左右)，足夠削弱衛星的在軌速度。70年代以後，基本只有偵察衛星會使用這高度軌度 / 以此高度作為近地點，這也導致當時軍用衛星普遍壽命非常低，例如KH-9偵照衛星只有1至5個月壽命，蘇聯US-A海洋雷達觀察衛星沒有一個超過140日，就算燃料搭載量相當多(用以維持軌道高度)的KH-11 BLK 1，也只有3年壽命。70年代以後衛星壽命激增，除了科技更進步外，也和操作高度普遍已高於這一軌道有很大關係。

 

 當然，200公里軌道上失控，問題不大，但在正常的350及550公里高軌道這樣搞就可大可小了。之前數枚壽命完結的星鏈早期衛星在調動軌道下降至大氣層前曾穿越國際太空站及天宮太空站的軌道附近，兩者被要臨時變軌規避。假若這種退役後的可控墜落不幸撞上其他大型衛星，很可能會在軌道上產生大量碎片，甚至可能多到其他衛星或航天器都趕不及規避的程度，那就絕不是某些低質素媒體的報道，而真的是衛星軌道大災難了……(圖左為天官太空站，圖右為國際太空站太空人拍到在附近飛過的星鍕衛星星陣，照片為NASA發報的)

 

現時星鏈衛星只是當這裏是軌道轉移前的暫時軌道，原本也不算什麼問題，只是剛巧遇到此等事故，加上星鏈衛星本身變軌能力相當低，想緊急規避也做不到，實在有點無妄之災呢。當然，它們墜落是否會傷及人類，我倒沒有很大擔心，並不是因為SPACEX拍心口保證，而是……大氣層既然可以十多噸的東西都消化掉，區區500磅的東西又算什麼呢？

已佈置完成的星鏈phrase 1軌道分佈圖，全都在550公里高度。(圖片連結)

 

 

附錄：

星鏈的創舉與問題：

當初星鏈推出的時候，很多人都有意無意和5G比較，且大讚其先進性，這種評論似乎沒有留意其原意：星鏈原本是作為偏僻、無固網或基站少的地區服務，它相當於一個無障礙且較強力的基地台，但要知道，即使天上就算12000個星鏈衛星已全準備好，但和全世界表面面積相比，一個衛星平均還是要覆蓋42500平方公里(略大於一個台灣島)，就算同時可以換收十個星鏈衛星的訊號，若4萬多平方公里內有數以萬計的人或器械要上傳或下載資料，衛星本身的資訊傳輸容易是否能應付？基於密度問題，雖然12000個衛星基站數量很驚人，但和地面基站相比並沒有密度優勢，充其量只是補充而已。它原本是為在荒蕪地區提供有限度上網服務，並不是來和服務供應商打對台的。

美國太空總署所標示現時軌道衛星及大型碎片分佈圖，這裏未計算10CM以下的級別。然而若加上SPACEX 42000個及撞擊可能造成的大量碎片，那情況就會相當嚴重。現時各國都開始研發軌道碎片處理技術，例如實踐21號衛星就測試把報廢衛星帶上更高的墳墓軌道(或倒轉減速丟下大氣層都可)，不過暫時只是應對衛星或大型碎片而已。這種規模或速度是否能應付往後的需求，其實還是疑問。需要留意的是，實踐21的網捕CG只是經任務章進行的猜想，我們還不肯定它用什麼捕足技術。(圖片來自NASA及連結1)

 

事實上，星鏈現時真正的問題，在於軌道佔用，這佔用不只是競爭國家的問題，連美國國內其他用家都覺得不對勁了。現時在軌星鏈衛星已有2000個左右，佔近地軌道(600公里以下)大型物體超過1/3，但SPACEX籌備發射加計劃中的星鏈二代，加起來超過42000個，NASA已經去信美國聯邦通信委員會(FCC)要求審慎審閱這個申請方案，其他包括競爭對手在內的航天公司，也開始向FCC投訴，無他的，拋開不公平競爭問題，42000個500磅重的物體，是現時低軌道上大型物體總數的7倍，不但大幅增加太空軍需追踪太空物體的難度，產生的太空碎片甚至可能以幾何級數增長，隨時其他公司的衛星都會遭逢劫難，難怪其他衛星公司及政府機構的反應愈來愈大了。

 

星鏈的構形，其實就是一塊搭上大型太陽能電池板的厚板，空間上無論是裝大型燃料箱、更強大推力引擎或者大型AESA雷達的後處理器，都沒有任何空間了。要加上這些，連構形都要改，且不知要放大多少倍，那就根本不是星鏈的架構了。(圖片來自SPACEX 連結1及連結2，右者是次世代星鏈的構形，最大改變是加了遮陽板)

 

星鏈的軍用價值？

之前又有人評論其軍事價值，指其可作為天基雷達陣列(？)、攔截導彈的撞擊器(？？)或封鎖太空軌道、擊毀衛星的利器(？？？)。評諭者多沒有留意星鏈其中一個最大限制：霍爾電推的推力太弱，變軌時間需要數天甚至數星期，對於實時攔截並沒有實際幫助，若是封鎖太空軌道，也因為需時更長而會很快被觀察到；另一方面，其質量只有200多公斤，扣除太陽能電池板及外殼、精密零件保護層、電推引擎、氪燃料及蓄電池，可能只有100公斤左右用於設備，100公斤就算用於相控陣雷達並進行探測，都實在太輕了！事實上，要發展成另一個偵察或武器衛星陣列，其基礎或者可以借用星鏈進一步發展，但需要重新發展一個具備更有效引擎及快速變軌能力的衛星平台及適合的衛星聯網協調系統，不過這已經不屬星鏈的軍事價值了。

美軍2013年提出過作戰雲的概念，利用衛星進行大量戰術數據傳輸，除進行更全面的資訊作戰共享，更有助後方以AI輔助進行作戰決策。這種作戰概念隨後亦為其他軍事大國所跟隨。事實上，除美軍自用的通訊中繼軍事衛星，星鏈也可作為重要的軍事物聯網訊息傳輸補充手段。(圖片來自連結)

 

星鏈現階段的真正價值，是在網絡中心作戰中，能作為一個有足夠覆蓋面的中繼通訊及訊息發佈手段，可補充地面中繼通訊或大型通訊衛星的不足。事實上美軍已試驗過其與AC-130砲艇機及空中加油機的戰場通訊及資料傳輸，效果似乎很不錯。