如果地球上的衛(wèi)星都?jí)嫐?/h1>
2015-09-10 07:22:44喬治·德沃爾斯基
飛碟探索 2015年10期
喬治·德沃爾斯基
自從60年前誕生以來(lái)，衛(wèi)星已經(jīng)成為現(xiàn)代高科技文明中不可或缺的一個(gè)組成部分。但是由于它們的運(yùn)行穩(wěn)妥可靠，而且在現(xiàn)實(shí)生活中我們幾乎看不見(jiàn)它們，所以我們把它們的存在視為理所當(dāng)然的事情?，F(xiàn)在就讓我們看一下，如果所有的衛(wèi)星突然之間全部消失，都將發(fā)生些什么吧。
首先，所有的衛(wèi)星——或者至少是它們中的大部分——都無(wú)法正常運(yùn)行，也許乍聽(tīng)上去會(huì)令人感到稀奇，但此事并非完全不可能。至少在三種較為可信的場(chǎng)景下，這一幕是可能發(fā)生的。
正如科技驚悚小說(shuō)《幽靈艦隊(duì)》中描繪的那樣（《幽靈艦隊(duì)》是一部描寫人類下一次世界大戰(zhàn)的科幻小說(shuō)），衛(wèi)星可能被交戰(zhàn)雙方故意干掉。在這本書中，時(shí)間被設(shè)定在不久的將來(lái)，中國(guó)軍隊(duì)使用反衛(wèi)星衛(wèi)星將高能武器對(duì)準(zhǔn)了敏感的美國(guó)目標(biāo)。在地面行動(dòng)尚未開(kāi)始之前，美國(guó)的幾十顆衛(wèi)星就已經(jīng)成了一堆廢鐵。
歐洲海底電纜圖（電信地理公司）
我們還要考慮到有其他外層空間戰(zhàn)爭(zhēng)的情形。喬治· C.馬歇爾研究所是一個(gè)以弗吉尼亞州為基地的美國(guó)政府智庫(kù)，重點(diǎn)關(guān)注科學(xué)問(wèn)題和公共政策。其所長(zhǎng)杰夫·考特說(shuō)，交戰(zhàn)雙方可以從地面站對(duì)衛(wèi)星發(fā)起物理攻擊，阻斷衛(wèi)星通信，比如釋放顆粒云攻擊、部署高空氣象監(jiān)測(cè)火箭或者引爆高空核設(shè)備。
除此之外，我們的衛(wèi)星還可能被大規(guī)模的太陽(yáng)風(fēng)暴摧毀。只要再發(fā)生一次所謂的卡林頓事件（就像1859年的那一次），就足以對(duì)現(xiàn)代文明造成巨大的破壞。就像《今日宇宙》雜志社的弗雷澤·凱恩解釋的那樣，如果一場(chǎng)太陽(yáng)磁暴的能量足夠強(qiáng)大，就會(huì)使地球上所有的電網(wǎng)都過(guò)載“爆掉”，并且把我們所有在軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星“炸熟” 了。
“當(dāng)磁暴的高能粒子掃過(guò)地球時(shí)，它攜帶的電荷量是極其巨大的，”凱恩說(shuō)，“對(duì)那些運(yùn)行軌道靠近地球的衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，它們中的大部分會(huì)受到地球磁場(chǎng)的保護(hù)，但是對(duì)在更高軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，特別是在地球同步軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，它們就不會(huì)那么幸運(yùn)了。在磁暴期間，整個(gè)衛(wèi)星都會(huì)被加載上電荷，而后這些過(guò)量的電荷可以進(jìn)入衛(wèi)星組件，并且把它們燒毀?！?/p>
凱恩說(shuō)，在當(dāng)下，就有幾百個(gè)地球同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行，包括在大約2萬(wàn)千米高空圍繞地球運(yùn)行的GPS衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，它們都是很脆弱的。
最后，還要考慮到凱斯勒現(xiàn)象。2013年上映的電影《地心引力》，對(duì)凱斯勒現(xiàn)象有所描述。在電影中，俄羅斯用導(dǎo)彈摧毀了一顆報(bào)廢衛(wèi)星，無(wú)意中引發(fā)了一連串連鎖反應(yīng)，從而導(dǎo)致形成了一個(gè)不斷發(fā)展壯大的軌道空間碎片云。在碎片云所到之處，所有的物體——包括衛(wèi)星、空間站以及宇航員——統(tǒng)統(tǒng)被消滅了。令人不安的是，凱斯勒現(xiàn)象發(fā)生的可能性是極其現(xiàn)實(shí)的，并且隨著人們將越來(lái)越多的物體發(fā)射入太空，凱斯勒現(xiàn)象發(fā)生的可能性正在穩(wěn)步升高。
考慮到這些可怕的前景，也就不怪人們要問(wèn)，如果以上提到的這些事情真的發(fā)生了，會(huì)對(duì)我們的文明造成怎樣的影響呢？我們的衛(wèi)星艦隊(duì)完全喪失會(huì)對(duì)人類目前的技術(shù)化生存方式造成巨大的破壞，人們將在短期、中期和長(zhǎng)期感受到這種破壞，并且這種破壞是多個(gè)領(lǐng)域的。
通信遭到破壞
幾乎就在喪失所有衛(wèi)星的同時(shí)，我們會(huì)注意到我們溝通的能力、共享信息的能力、進(jìn)行交易的能力大幅降低了。
“如果我們失去了通信衛(wèi)星，那么就沒(méi)有什么帶寬可言了?！眴碳{森·麥克道爾說(shuō)。喬納森·麥克道爾是一名天體物理學(xué)家，也是參與錢德拉太空望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目的科學(xué)家之一，還是哈佛大學(xué)史密森尼天體物理中心的創(chuàng)始人。
麥克道爾說(shuō)，隨著遠(yuǎn)距離通信衛(wèi)星被摧毀，遠(yuǎn)距離通信的重?fù)?dān)將落在海底電纜和陸基通信系統(tǒng)身上。但是，隨著通信衛(wèi)星被摧毀，很多通信方式也將在瞬間消失，而另外一些則會(huì)保留下來(lái)。
所有的國(guó)際長(zhǎng)途電話和數(shù)據(jù)傳輸都不得不改道發(fā)送，這將給地面和海底電纜施加巨大的壓力。過(guò)多的數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求將使這些系統(tǒng)的容量發(fā)揮到極限，從而使得許多電話無(wú)法撥通。數(shù)以億計(jì)的互聯(lián)網(wǎng)連接將消失，或者嚴(yán)重超載。大約同樣數(shù)量的手機(jī)也會(huì)變得無(wú)法使用。而對(duì)一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的人們來(lái)說(shuō)，他們看的電視、用的互聯(lián)網(wǎng)、收聽(tīng)的收音機(jī)全都依賴衛(wèi)星傳輸信號(hào)， 屆時(shí)， 所有這些服務(wù)都會(huì)消失。
“實(shí)際上，很多電視將會(huì)突然間信號(hào)全無(wú)，”麥克道爾說(shuō)，“相當(dāng)一部分電視用戶使用的是有線電視，而有線電視公司則是接收來(lái)自衛(wèi)星的電視信號(hào)到他們的中心，再通過(guò)有線電視進(jìn)行轉(zhuǎn)播?！?/p>
必須指出的是，這一戲劇性的場(chǎng)景實(shí)際上是有先例的，雖然時(shí)間極為短暫。讓我們回到1998年，其中有那么一天一顆衛(wèi)星失效了，而全世界所有的尋呼機(jī)都停止了工作。
拿出你的紙質(zhì)地圖吧
因?yàn)槲覀冞€會(huì)失去全球定位系統(tǒng)（GPS），所以必須依靠紙質(zhì)地圖。自從GPS投入運(yùn)行以來(lái)，它已經(jīng)變得無(wú)處不在， 而且對(duì)GPS 形成依賴的系統(tǒng)數(shù)目驚人。
“除了這樣一個(gè)事實(shí)，那就是每個(gè)人都忘記了在他們的汽車中沒(méi)有GPS 導(dǎo)航會(huì)是什么樣子以外，許多飛機(jī)也使用GPS進(jìn)行導(dǎo)航?！丙溈说罓栒f(shuō)。
盡管有備份系統(tǒng)存在，但是航空公司依舊使用GPS來(lái)規(guī)劃最省油和最快捷的航線。沒(méi)有GPS和通信衛(wèi)星，飛機(jī)控制器在通信和規(guī)劃航線上將面臨巨大的困難。航空公司將不得不退回到先輩遺留下來(lái)的導(dǎo)航系統(tǒng)和程序上。考慮到今天航空交通的龐大數(shù)量，事故恐怕就難以避免了。
其他受到影響的系統(tǒng)還包括：采用GPS導(dǎo)航的海上貨運(yùn)系統(tǒng)、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)和交通樞紐。
而且，GPS 并不單單提供定位服務(wù)，它還提供授時(shí)服務(wù)。當(dāng)然，陸基的原子鐘也能完成相同的工作，但是現(xiàn)在，GPS系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越多地通過(guò)衛(wèi)星發(fā)布國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。在中止服務(wù)的數(shù)小時(shí)內(nèi)，任何要求嚴(yán)格同步的分布式網(wǎng)絡(luò)將開(kāi)始嘗到“時(shí)鐘漂移”的惡果，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的性能問(wèn)題和徹底的服務(wù)中斷。這種崩潰將會(huì)影響人類生活的各個(gè)方面，從電網(wǎng)到金融領(lǐng)域都將受到影響。
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首先，所有的衛(wèi)星——或者至少是它們中的大部分——都無(wú)法正常運(yùn)行，也許乍聽(tīng)上去會(huì)令人感到稀奇，但此事并非完全不可能。至少在三種較為可信的場(chǎng)景下，這一幕是可能發(fā)生的。
正如科技驚悚小說(shuō)《幽靈艦隊(duì)》中描繪的那樣（《幽靈艦隊(duì)》是一部描寫人類下一次世界大戰(zhàn)的科幻小說(shuō)），衛(wèi)星可能被交戰(zhàn)雙方故意干掉。在這本書中，時(shí)間被設(shè)定在不久的將來(lái)，中國(guó)軍隊(duì)使用反衛(wèi)星衛(wèi)星將高能武器對(duì)準(zhǔn)了敏感的美國(guó)目標(biāo)。在地面行動(dòng)尚未開(kāi)始之前，美國(guó)的幾十顆衛(wèi)星就已經(jīng)成了一堆廢鐵。
歐洲海底電纜圖（電信地理公司）
我們還要考慮到有其他外層空間戰(zhàn)爭(zhēng)的情形。喬治· C.馬歇爾研究所是一個(gè)以弗吉尼亞州為基地的美國(guó)政府智庫(kù)，重點(diǎn)關(guān)注科學(xué)問(wèn)題和公共政策。其所長(zhǎng)杰夫·考特說(shuō)，交戰(zhàn)雙方可以從地面站對(duì)衛(wèi)星發(fā)起物理攻擊，阻斷衛(wèi)星通信，比如釋放顆粒云攻擊、部署高空氣象監(jiān)測(cè)火箭或者引爆高空核設(shè)備。
除此之外，我們的衛(wèi)星還可能被大規(guī)模的太陽(yáng)風(fēng)暴摧毀。只要再發(fā)生一次所謂的卡林頓事件（就像1859年的那一次），就足以對(duì)現(xiàn)代文明造成巨大的破壞。就像《今日宇宙》雜志社的弗雷澤·凱恩解釋的那樣，如果一場(chǎng)太陽(yáng)磁暴的能量足夠強(qiáng)大，就會(huì)使地球上所有的電網(wǎng)都過(guò)載“爆掉”，并且把我們所有在軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星“炸熟” 了。
“當(dāng)磁暴的高能粒子掃過(guò)地球時(shí)，它攜帶的電荷量是極其巨大的，”凱恩說(shuō)，“對(duì)那些運(yùn)行軌道靠近地球的衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，它們中的大部分會(huì)受到地球磁場(chǎng)的保護(hù)，但是對(duì)在更高軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，特別是在地球同步軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，它們就不會(huì)那么幸運(yùn)了。在磁暴期間，整個(gè)衛(wèi)星都會(huì)被加載上電荷，而后這些過(guò)量的電荷可以進(jìn)入衛(wèi)星組件，并且把它們燒毀?！?/p>
凱恩說(shuō)，在當(dāng)下，就有幾百個(gè)地球同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行，包括在大約2萬(wàn)千米高空圍繞地球運(yùn)行的GPS衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，它們都是很脆弱的。
最后，還要考慮到凱斯勒現(xiàn)象。2013年上映的電影《地心引力》，對(duì)凱斯勒現(xiàn)象有所描述。在電影中，俄羅斯用導(dǎo)彈摧毀了一顆報(bào)廢衛(wèi)星，無(wú)意中引發(fā)了一連串連鎖反應(yīng)，從而導(dǎo)致形成了一個(gè)不斷發(fā)展壯大的軌道空間碎片云。在碎片云所到之處，所有的物體——包括衛(wèi)星、空間站以及宇航員——統(tǒng)統(tǒng)被消滅了。令人不安的是，凱斯勒現(xiàn)象發(fā)生的可能性是極其現(xiàn)實(shí)的，并且隨著人們將越來(lái)越多的物體發(fā)射入太空，凱斯勒現(xiàn)象發(fā)生的可能性正在穩(wěn)步升高。
考慮到這些可怕的前景，也就不怪人們要問(wèn)，如果以上提到的這些事情真的發(fā)生了，會(huì)對(duì)我們的文明造成怎樣的影響呢？我們的衛(wèi)星艦隊(duì)完全喪失會(huì)對(duì)人類目前的技術(shù)化生存方式造成巨大的破壞，人們將在短期、中期和長(zhǎng)期感受到這種破壞，并且這種破壞是多個(gè)領(lǐng)域的。
通信遭到破壞
幾乎就在喪失所有衛(wèi)星的同時(shí)，我們會(huì)注意到我們溝通的能力、共享信息的能力、進(jìn)行交易的能力大幅降低了。
“如果我們失去了通信衛(wèi)星，那么就沒(méi)有什么帶寬可言了?！眴碳{森·麥克道爾說(shuō)。喬納森·麥克道爾是一名天體物理學(xué)家，也是參與錢德拉太空望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目的科學(xué)家之一，還是哈佛大學(xué)史密森尼天體物理中心的創(chuàng)始人。
麥克道爾說(shuō)，隨著遠(yuǎn)距離通信衛(wèi)星被摧毀，遠(yuǎn)距離通信的重?fù)?dān)將落在海底電纜和陸基通信系統(tǒng)身上。但是，隨著通信衛(wèi)星被摧毀，很多通信方式也將在瞬間消失，而另外一些則會(huì)保留下來(lái)。
所有的國(guó)際長(zhǎng)途電話和數(shù)據(jù)傳輸都不得不改道發(fā)送，這將給地面和海底電纜施加巨大的壓力。過(guò)多的數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求將使這些系統(tǒng)的容量發(fā)揮到極限，從而使得許多電話無(wú)法撥通。數(shù)以億計(jì)的互聯(lián)網(wǎng)連接將消失，或者嚴(yán)重超載。大約同樣數(shù)量的手機(jī)也會(huì)變得無(wú)法使用。而對(duì)一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的人們來(lái)說(shuō)，他們看的電視、用的互聯(lián)網(wǎng)、收聽(tīng)的收音機(jī)全都依賴衛(wèi)星傳輸信號(hào)， 屆時(shí)， 所有這些服務(wù)都會(huì)消失。
“實(shí)際上，很多電視將會(huì)突然間信號(hào)全無(wú)，”麥克道爾說(shuō)，“相當(dāng)一部分電視用戶使用的是有線電視，而有線電視公司則是接收來(lái)自衛(wèi)星的電視信號(hào)到他們的中心，再通過(guò)有線電視進(jìn)行轉(zhuǎn)播?！?/p>
必須指出的是，這一戲劇性的場(chǎng)景實(shí)際上是有先例的，雖然時(shí)間極為短暫。讓我們回到1998年，其中有那么一天一顆衛(wèi)星失效了，而全世界所有的尋呼機(jī)都停止了工作。
拿出你的紙質(zhì)地圖吧
因?yàn)槲覀冞€會(huì)失去全球定位系統(tǒng)（GPS），所以必須依靠紙質(zhì)地圖。自從GPS投入運(yùn)行以來(lái)，它已經(jīng)變得無(wú)處不在， 而且對(duì)GPS 形成依賴的系統(tǒng)數(shù)目驚人。
“除了這樣一個(gè)事實(shí)，那就是每個(gè)人都忘記了在他們的汽車中沒(méi)有GPS 導(dǎo)航會(huì)是什么樣子以外，許多飛機(jī)也使用GPS進(jìn)行導(dǎo)航?！丙溈说罓栒f(shuō)。
盡管有備份系統(tǒng)存在，但是航空公司依舊使用GPS來(lái)規(guī)劃最省油和最快捷的航線。沒(méi)有GPS和通信衛(wèi)星，飛機(jī)控制器在通信和規(guī)劃航線上將面臨巨大的困難。航空公司將不得不退回到先輩遺留下來(lái)的導(dǎo)航系統(tǒng)和程序上。考慮到今天航空交通的龐大數(shù)量，事故恐怕就難以避免了。
其他受到影響的系統(tǒng)還包括：采用GPS導(dǎo)航的海上貨運(yùn)系統(tǒng)、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)和交通樞紐。
而且，GPS 并不單單提供定位服務(wù)，它還提供授時(shí)服務(wù)。當(dāng)然，陸基的原子鐘也能完成相同的工作，但是現(xiàn)在，GPS系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越多地通過(guò)衛(wèi)星發(fā)布國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。在中止服務(wù)的數(shù)小時(shí)內(nèi)，任何要求嚴(yán)格同步的分布式網(wǎng)絡(luò)將開(kāi)始嘗到“時(shí)鐘漂移”的惡果，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的性能問(wèn)題和徹底的服務(wù)中斷。這種崩潰將會(huì)影響人類生活的各個(gè)方面，從電網(wǎng)到金融領(lǐng)域都將受到影響。
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