近地轨道可容纳几百亿卫星？这牛吹得几乎不打草稿

• 2022-01-01 13:01:23 来源：三易生活

最近几天，关于SpaceX的“星链”（starlink）卫星今年先后两次接近中国空间站，导致后者不得不两次实施“紧急避碰”的消息在网络中引发了大量的讨论。而随着此时引发了越来越多的关注，以及在海外产生了诸多关于SpaceX“挤占了太多太空空间”的批评，马斯克也站出来说话了。

据马斯克表示，“太空是极为庞大的，卫星本身很微小。目前的情况并不是我们阻挡了其他太空装置，我们并没有阻拦其他人做任何事情，也不准备这样做”。并且针对欧洲航天局高层批评SpaceX匆忙向太空部署星链卫星，将影响到其他航天机构可以使用的无线电频率资源和轨道空间的批评，马斯克也否认了正在“排挤”其他竞争对手的说法。

马斯克打比方称，低轨道可以容纳的卫星相当于地球存在的20亿辆汽车和卡车，其围绕地球的低轨道形成了一个“壳”，此外，每隔10米高度会形成一个新的壳，并一直可以深入到太空中，以至于近地轨道(LEO，Low Earth Orbit )可以容纳几百亿颗卫星。作为SpaceX和特斯拉的老板，马斯克是这番表态或许是将其在特斯拉上得到的经验直接进行了套用，但毕竟太空和地球的环境有着很大的区别。

尽管太空很大，卫星很小，但不同于汽车在地球上的行驶速度，卫星环绕地球的速度是第一宇宙速度（28440公里/小时），而近地轨道上的速度则要稍稍小一些。卫星的运行速度如此之快，再加上轨道摄动的存在，也就代表着它们需要比汽车在地球上行驶大得多的安全距离

目前，国际通行的航天器安全距离为50公里，即便按照SpaceX和NASA签订的太空航行安全协议，星链卫星与其他航天器的安全距离也有5公里，这意味作为SpaceX老板的马斯克都不知道自家公司与NASA的协议，才搞出来所谓“每隔10米高度形成一个新的壳”这样的说法。

众所周知，地球同步轨道理论上只有1800个可用卫星停放空间，这是因为同步轨道的倾角必须是零度才行。而近地轨道和地球同步轨道很大的一个区别，就在于近地轨道只要圆心过地球质心就好、对倾角则没有限制，所以这也让部署在近地轨道上的卫星数量比1800颗要要多得多。

尽管理论上是如此，但实际上由于太空垃圾导致科学家做出了凯斯勒级联现象的理论假设。也就是当在近地轨道运转的物体密度达到一定程度时，将让这些物体在碰撞后产生的碎片能够形成更多的撞击，并形成级联效应，最终让近地轨道被太空垃圾完全覆盖。所以，这也意味着近地轨道的资源同样是有限的。

按照美国哈佛-史密松天体物理中心天体物理学家乔纳森·麦道文的说法，每一个近地轨道面可以容纳的卫星只有大约1000颗。以此次差点与中国空间站碰撞的星链卫星所处的550公里低轨道来说，这一轨道的长度为43530公里，如果每颗卫星占据50公里的安全范围，那么大约900颗卫星就能将整个轨道面占满。

尽管说同样的轨道高度的确存在多个轨道面，但卫星是高速运动的，所以任何一个轨道面被填满后，与同高度相异轨道面卫星的碰撞几率就会大幅提升，故而地球低轨道上是完全不可能容纳几百亿颗卫星的。而按照央视援引权威专家的说法，目前轨道高度为400-2000公里的近地轨道，总共才可以容纳大约6万颗卫星。

此外，卫星轨道与汽车所行驶的车道也是完全不同的，毕竟车道可以拓宽，但卫星轨道则只能被近似地看做是不可再生、且限量的单向车道。按照1967年的《外层空间条约》以及后续的四份附属法律协议，卫星轨道这种不可再生且有限的资源需要通过申报与协调下的“先到先得”，而负责分配和管理卫星轨道资源的国际电联（ITU），也并未对其实行按照国别分配的规则。

按照“先来后到”的规则，任何一个主体，无论国家还是公司，在获得了某一轨道面后，就有权利要求后续发射的卫星对其卫星进行规避。换而言之，任何公司在同一个轨道面部署足够多的卫星，就可以要求其它卫星不停的进行规避，等于在事实层面占据这个轨道。

例如在2019年的时候，SpaceX就计划将安排在550公里轨道高度的1584颗卫星，从计划分散的24个轨道面扩大到72个。考虑到SpaceX目前已经发射了约1900颗星链卫星，未来计划还要发射总计1.2万颗卫星，也就意味着其塞满近地轨道还真不是个问题。

从某种意义上来说，SpaceX或许是在将轨道资源作为排他性竞争的武器在使用。之所以这样说，不仅仅是因为亚马逊旗下蓝色起源的柯伊伯计划将自家的卫星星座发射到距地球表面约590公里的轨道，而处于550公里轨道高度的星链卫星正好能够对柯伊伯卫星造成信号干扰。为此亚马逊一直在向NASA抗议，甚至引发了贝索斯与马斯克在今年春季的互怼。

而另一个可以证明SpaceX“没安好心”的理由，就是其并没有遵照对NASA和国际电联的承诺。在2019年，也就是SpaceX开始大规模部署星链卫星时曾透露，星链卫星在5年的工作寿命到期后会自主受控地坠入大气层，然而遗憾的是，SpaceX并没有实现这一计划。目前，已经有约3%的星链卫星失效，但它们都还依旧挂在天上，成为了太空垃圾。并且为了维持星链系统的正常运行，SpaceX又需要不停地向太空发射卫星，最终的结果，就是SpaceX以一己之力让太空垃圾实现了数量级的攀升。

既然卫星轨道资源是先到先得，那么为什么除了SpaceX的星链外，其他的星座互联网项目并没有大规模地向太空发射卫星呢？这其中或许并不完全是因为技术方面的原因。因为从技术的角度来说，卫星本身现在已经不那么值钱了，此前印度都已实现了一箭104星，只不过得益于猎鹰火箭可回收的巨大优势，星链卫星的发射成本更低，这也是其能够持续发射卫星，而亚马逊的柯伊伯计划、Meta的Athena计划还仅仅只停留在纸面上的关键。

考虑到轨道资源的稀缺性、资金问题并非天堑，所以可能只是因为其他国家或公司的道德底线较高，与将“造福人类”挂在嘴上的马斯克不同，干不出持续不断发射太空垃圾的事情。

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