星鏈鎖天

文/北 辰

現(xiàn)代科技迅猛發(fā)展，飛機(jī)滿足了人們遠(yuǎn)行的需求，而機(jī)械設(shè)備則減輕了人們的負(fù)擔(dān)。但是人類還有一個更重要的需求，那就是通訊。1990年，美國摩托羅拉公司提出了一個依星計劃，就是在地球軌道上空布置66顆衛(wèi)星，讓它們肩負(fù)起地球通訊的重任。1998年，摩托羅拉公司終于實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)，建成了依星衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。但是命運(yùn)跟該公司開了一個巨大的玩笑。這個時候，手機(jī)已經(jīng)占領(lǐng)了通訊市場，依星計劃已經(jīng)沒有多大的使用價值了。

在依星計劃之前，世界上還有另外2個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)——美國的全球定位系統(tǒng)（GPS）和蘇聯(lián)的格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。如今，又出現(xiàn)了歐盟的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，這4個全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都是由30顆以上的衛(wèi)星組成的。時代在發(fā)展，技術(shù)也在快速迭代?，F(xiàn)在人們更多的是對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的要求，于是，科技狂人埃隆·馬斯克出現(xiàn)了。他想讓地球上每一個角落的人都能使用國際互聯(lián)網(wǎng)。無論你身處鄉(xiāng)村、山巔還是兩極，都可以輕松地連接上國際互聯(lián)網(wǎng)。為此，他創(chuàng)建了一個龐大的星鏈計劃。

星鏈計劃原計劃發(fā)射1.2萬顆衛(wèi)星，這些衛(wèi)星按照距離地球的遠(yuǎn)近可以分為3個部分，就像是地球的3層帷幕。第1部分有7500顆衛(wèi)星分布在距離地球340千米的軌道上，它們是地球的第1層帷幕。第2部分有1584顆衛(wèi)星分布在距離地球550千米的軌道上，它們是地球的第2層帷幕。第3部分有2825顆衛(wèi)星分布在距離地球1150千米的軌道上，它們是地球的第3層帷幕。

出于實(shí)際運(yùn)行的需要，星鏈計劃后來又計劃新增3萬顆衛(wèi)星，最終建成后的衛(wèi)星數(shù)量將達(dá)到4.2萬顆。星鏈計劃的衛(wèi)星數(shù)量遠(yuǎn)超全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，也超出了人們想象中對衛(wèi)星組網(wǎng)的概念。這么多衛(wèi)星分布在太空中，就像是密布在太空中的立體帷幕。

人造衛(wèi)星“污染”星空

遠(yuǎn)古的地球沒有工業(yè)，沒有空氣污染。夜晚，當(dāng)人們仰頭就能看到點(diǎn)點(diǎn)繁星，給古人的生活增添了很多的浪漫。

1957年，蘇聯(lián)發(fā)射升空了第1顆人造衛(wèi)星。在之后的短短幾十年內(nèi)，人造衛(wèi)星的數(shù)量大大增加。與此同時，它們因各種原因彌漫散布在地球周邊，成了太空垃圾。十幾年前，人們便開始擔(dān)心這些太空垃圾會影響發(fā)射新的航天器，或是增加航天器撞擊的風(fēng)險。于是，人們便開始思考該如何清除這些太空垃圾。

然而“大掃除”尚未開始，隨星鏈計劃而來的密密麻麻的衛(wèi)星又將密布于地球周遭，這將給天文學(xué)家?guī)頌?zāi)難。當(dāng)天文學(xué)家使用天文望遠(yuǎn)鏡拍攝天體照片時，運(yùn)動的星鏈衛(wèi)星將會在照片上留下一條，或者是好幾條長長的亮線，就像是一列長長的火車。大型巡天望遠(yuǎn)鏡（LSST）深切地感受到了這種變化，它們對星鏈衛(wèi)星的影響進(jìn)行模擬和評估，結(jié)果顯示有高達(dá)30%的圖像中將至少包含一條衛(wèi)星軌跡，而且這種軌跡的亮度比典型的星系還要亮2000萬倍。這使得天文望遠(yuǎn)鏡已無用武之地。在極端情況下，這些光污染將使天文望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片完全報廢。

望遠(yuǎn)鏡飛出天外

迄今最能代表人類科學(xué)成就的天文望遠(yuǎn)鏡是哈勃望遠(yuǎn)鏡。雖然它高懸在天上，但它的高度僅有568千米，遠(yuǎn)低于星鏈衛(wèi)星的運(yùn)行軌道，尚不能避開星鏈衛(wèi)星的干擾，更不要說地面上那些正在建造的大型天文望遠(yuǎn)鏡。

面對天文學(xué)家的責(zé)難，埃隆·馬斯克也想了一些辦法。衛(wèi)星之所以反光，是因為它攜帶著太陽能電池板，電池板吸收太陽能提供給衛(wèi)星能量，正是它把太陽光反射到了地面。如果改變太陽能電池板的方向，那么就可以減少光污染，盡管這也起不到多大的作用。

最后的解決方法還是回到了埃隆·馬斯克的老本行。埃隆·馬斯克發(fā)明的火箭重復(fù)利用技術(shù)，極大地提高了火箭的重復(fù)使用次數(shù)。他應(yīng)對光污染的辦法就是使用他的火箭發(fā)射技術(shù)，把天文望遠(yuǎn)鏡送至比星鏈衛(wèi)星還高的軌道上去，從而避開星鏈衛(wèi)星對它的干擾。

過去看來，把望遠(yuǎn)鏡搬上天是個比較困難的問題，關(guān)鍵是望遠(yuǎn)鏡的鏡片很大，不便于運(yùn)輸。但是現(xiàn)在的天文望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)不需要整塊鏡片，而是由很多的小鏡片組成，這就給運(yùn)載發(fā)射提供了便利。再加上埃隆·馬斯克的大型火箭的運(yùn)輸能力，把天文臺建造在天上，必然會成為未來天文望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展方向。

其實(shí)望遠(yuǎn)鏡家族的很多成員已被陸續(xù)送上了天。它們不是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，而是其他波段的望遠(yuǎn)鏡，比如?？怂股渚€望遠(yuǎn)鏡、伽瑪射線望遠(yuǎn)鏡以及紅外線和紫外線望遠(yuǎn)鏡等。這些望遠(yuǎn)鏡之所以要布置于太空的主要原因是要避免地球大氣層吸收電磁輻射。這些上天的望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)給所有望遠(yuǎn)鏡提供了未來的發(fā)展方向。

能探索宇宙奧秘的還有射電望遠(yuǎn)鏡，它也會受到星鏈衛(wèi)星的干擾，這是因為星鏈衛(wèi)星會產(chǎn)生遠(yuǎn)強(qiáng)于宇宙深處的電磁波，這會對同頻率的宇宙線產(chǎn)生強(qiáng)烈的無線電干擾。此外，星鏈衛(wèi)星產(chǎn)生的電磁波干擾，甚至?xí)p壞高度靈敏的射電觀測設(shè)備。由于射電望遠(yuǎn)鏡的鏡面都很龐大，它們是無法搬到太空中去的，這是另一個令天文學(xué)家頭痛的問題。

類似火車那樣在天空穿梭的星鏈衛(wèi)星，給星空增加了很多浪漫的氣氛，但在天文學(xué)家看來，這就是最可怕的光污染，也必將引發(fā)一場天文觀測的革命。