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2022-09-01SpaceX 星鏈衛星墜落 我們該注意太空天氣嗎? 633 期

Author 作者 林建宏/成功大學地球科學系教授,專長為太空物理與人造衛星任務,參與過數個福爾摩沙衛星任務。沈敬華/成功大學地球科學系太空天氣預報模式研究人員,喜歡地球、太陽系,與其之外的一切。

Take Home Message
• SpaceX 星鏈任務發射多軌道的數千顆衛星,布建低軌道網路衛星組成的太空纜線,傳輸速率超過海底纜線。
• 星鏈衛星須發射至200 公里再向上推進,但此高度的大氣密度高,若遭遇太陽風暴會使衛星軌道降低並墜落。
• 輕度(G1)太陽風暴讓SpaceX 損失38 顆衛星。使科學家需要重新思考,如何面對太空環境的考驗。

夜晚我們仰望星空,充滿對宇宙的好奇,渴望了解地球以外的未知世界;不過一旦到了白天,太空的探索也只能止於興趣。但這一切隨著人類愈來愈多的太空應用而有重大的改變。隨著太空科技進展,我們能藉由地球同步人造衛星觀看國外電視、實況運動轉播;利用位於兩萬公里高空持續發射的無線電訊號,以全球衛星系統(Global Positioning System, GPS)進行導航;若再搭配海底纜線布建的網際網路,我們還可以在臺灣估算國外景點的旅行距離、行程規畫、街景體驗。

科學家的下一步是把海底纜線換成太空電纜線,讓網路更快速、容易取得,一個帳號就能行遍世界,不再需要申請國際漫遊服務,而後每輛汽車都開始能上網,你再也不能忍受沒有網路連結世界的生活。這就是我們身處的世界,現在已經開始不停運轉,也因為如此,太空不再僅是興趣、好奇,而是生活。所以,現在你也要開始關注「太空天氣」了!

從星鏈衛星破壞性創新談起

現今的太空發展來自於火箭發展的突進,很難想像這些劇烈改變發生在短短十年間,回想臺灣的福爾摩沙衛星三號(簡稱福衛三號)於2006 年以一箭六星發射,堪稱創舉。當時為了一次發射六顆衛星,將衛星製作成扁平披薩盒狀以利堆疊,以及發射時可依序從第二節火箭彈出。不過這項創舉也付出不小代價,那就是福衛三號原先預計發射八顆衛星,最後縮減其中二顆的經費,作為支付一箭多星發射的專利費用。

2015 年12 月太空探索技術公司SpaceX 成功回收可重複利用的第一節火箭,並提升了火箭運載與投射衛星能力,也讓太空中布建大量衛星的可能性在短時間內大幅增加。到了2019 年福衛七號發射時,它當時搭乘的獵鷹重火箭(Falcon Heavy)已具備在三個不同軌道位置分別發射24 顆衛星的能力!獵鷹重火箭由三支獵鷹九號火箭組成,單一獵鷹九號火箭每次發射即可搭載50 顆約400 公斤重的微衛星,而每一顆SpaceX 星鏈任務(SpaceX Starlink)的衛星重約260 公斤,因此獵鷹九號火箭每次可以搭載40 ~ 50 顆星鏈衛星,以目前該火箭發射一次所需約20 億新臺幣計算,每顆星鏈衛星的發射費用約4000 萬新臺幣,遠低於過去單一火箭發射單一衛星任務所需的10 ~ 15 億新臺幣。一箭多星節省的費用能讓數百甚至數千顆衛星發射至軌道,成功布建網際網路所需、具備商業可行性的太空纜線。……【更多內容請閱讀科學月刊第630期】