文章專區

2015年1月，馬斯克（Elon Musk）在西雅圖一場未對媒體公開的活動中，首度宣布SpaceX公司將發展低地球軌道通訊衛星，以建構一個部署於太空的網際網路，自此揭開了「星鏈」（Starlink）計畫的序幕。

2016年11月，SpaceX向美國聯邦通訊委員會（Federal Communications Commission, FCC）申請許可，要部署一個包含4425顆非地球同步軌道衛星星系在1100∼1300公里的軌道上。然而，當他們在2017年發布監管文件（regulatory filings）時，則進一步要求要部署近1萬2000顆近地球軌道衛星。由於來自其他衛星通訊供應商的競爭，迫使SpaceX改變他們原先的計畫。2018年SpaceX宣布了一項新計畫，將第一批1600顆衛星部署到550公里的軌道，研發團隊還因此簡化衛星的設計，以符合預計在2019年6月前發射的時程。就在2019年SpaceX成功發射第一批60顆星鏈衛星後，同年10月美國媒體揭露FCC代表SpaceX向國際電信聯盟（International Telecommunication Union, ITU）提交一份三萬顆星鏈衛星頻譜的申請文件；SpaceX表示，這批新的衛星將運行在328∼580公里的低地球軌道。

SpaceX於2018年首度發射兩顆Tintin試驗用衛星後，在2019年5月第一次以一箭多星方式發射60顆星鏈衛星，迄今（2022年3月）已發射1791顆衛星。若SpaceX每月能夠發射兩次共120顆衛星，要部署1萬2000顆衛星，以目前發射的能量來看，則還需要約85個月（約七年多）時間才能布建完成。

但星鏈計畫衛星即便順利部署完成，仍然會面對一些待解決的議題，主要是太空垃圾、太空站安全以及對在地面天文觀測干擾的問題。

這麼多衛星撞上了怎麼辦？太空垃圾與太空站安全

低地球軌道區域的太空垃圾，長久以來一直是許多國家在太空發展上持續關注的一個問題。SpaceX宣布要部署上萬顆衛星，這個數目已遠遠超過目前世界上在軌操作的衛星數，可想而知，勢必引起各界的關注。2019年9月2日，歐洲太空總署（European Space Agency, ESA）的一顆風神（Aeolus）地球觀測衛星，因為與其中一顆星鏈衛星有潛在的碰撞危險，而使用其推進器進行推進離開原有軌道以避免碰撞，在之後又返回原軌道，這起事件更加深許多人對於此項議題的憂心。SpaceX宣稱在星鏈衛星配備有自動避免碰撞系統，但在太空有許多已經沒有作用的星鏈衛星，這項系統極有可能無法有效運作。而一旦SpaceX發射了數千顆甚至上萬衛星，加上已有的數百顆故障的衛星，可能有機會造成衛星間的連鎖碰撞，對全球低軌道衛星造成嚴重的破壞。

其實，衛星在浩瀚的太空中運行，要在同一時間、同一空間產生互相碰撞的機率其實不高，然而隨著發射升空的衛星數目越來越多，互相碰撞的風險也隨之增加。其中特別要注意的是，若是載人的太空站與衛星發生碰撞，將會是太空的一項大災難。

為此，美國國家航空暨太空總署（National Aeronautics and Space Administration, NASA）與SpaceX公司於去（2021）年簽署《太空法》（space law）協議，若SpaceX公司的任何一顆星鏈衛星，距離國際太空站或其他機構的太空船太近時，SpaceX會將星鏈衛星進行軌道轉換，以降低衛星與太空站或太空船碰撞的危險。SpaceX聲稱星鏈衛星配備自主防撞功能，可幫助衛星在軌道上改變位置。此外，該協議也要求SpaceX至少在每次星鏈發射前一週通知NASA，以便確認該任務是否會造成任何碰撞問題，SpaceX更進一步同意其衛星發射的初始軌道，不會落在國際太空站或其他NASA太空船與衛星的5公里範圍內。這項協議將有助於維持和改善太空安全。

星鏈太亮了？干擾地面天文觀測

2019年5月25日荷蘭天文學家巴薩（Cees Bassa）公布了一支影片，記錄了前一天發射的60顆星鏈衛星就像一列明亮的列車劃過天際，這些衛星在通過天文觀測視野（field of view）時，所留下的明亮條紋會破壞影像和資料。這個出人意料的事件讓全球天文學家意識到星鏈衛星在夜空留下明顯的反光，會進入到鏡頭，等到未來成千上萬顆衛星發射成功，可能會使得在地面的天文觀測窒礙難行。這個另類「光害」也因此引起天文學家們的反彈。

SpaceX在發現光害的現象後，也開始採取相關因應措施。例如在衛星面向地面的反射天線塗上一層深色塗層，是反光問題的一個潛在解決方案。他們首先在衛星上進行實驗性塗黑處理研究，並應用在2020年1月發射的其中一顆衛星上，稱之為「暗星」（DarkSat）。這項測試也與天文學界合作，量測這些新的塗層是否可以有效減少衛星本體的反光，另外SpaceX工程師也要了解這個措施對衛星熱控的影響。若是這項測試結果不錯，新的塗層也將應用於後續的衛星上。世界各地許多天文學家都持續關注與觀測這顆暗星的發射，其中2020年12月，日本國家天文臺（National Astronomical Observatory of Japan, NAOJ）一個團隊在《天文物理期刊》（The Astrophysical Journal）上發表一篇論文，詳細測量暗星的功效。NAOJ特任研究員堀內貴史（Takashi Horiuchi）表示，暗星的亮度只有未鍍膜星鏈衛星的一半，該塗層使得衛星的星等降低到7左右，而這個星等剛剛超過肉眼可以在夜空中看到物體的亮度下限，但仍然比許多具有天文意義的目標星等亮許多。

為解決未來會有越來越多低軌通訊衛星發射，造成地面天文觀測困難等問題，國際天文學聯合會（International Astronomical Union, IAU）啟動了一個「保護黑暗和安靜天空免受衛星星系干擾中心」（Centre for the Protection of the Dark and Quiet Sky from Satellite Constellation Interference），目的是連接天文學家、超大型衛星星系營運商及監管機關，希望SpaceX等公司盡量減少衛星的影響，並為天文臺開發對抗星系衛星反射的軟體。

提出風險但不反對，NASA對星鏈計畫的態度

根據SpaceNews報導，對於SpaceX向FCC提出第二代三萬顆衛星星鏈星系申請，NASA日前也做出了回應，他們表示三萬顆衛星的星系，可能會導致低地球軌道衛星的潛在碰撞風險顯著增加，並干擾到NASA的發射活動。

然而，另一方面，美國NASA一個重要使命則是要扶持美國商業太空使其具備全球的競爭力，NASA也沒有反對FCC對第二代星鏈的許可，而是強調一些SpaceX需要解決的領域，並提議需要跨大雙方的協調與溝通。這或許是NASA要在太空安全與美國的商業太空利益發展之間，必須取得的平衡吧。

（123RF）