趙君鵬

銀河斜轉(zhuǎn)，疏星點點，淡云輕飄，時而遮月。2020年4月末的一天晚上，我國很多地方的人們仰望星空時，看到的不是疏星，而是一串閃閃發(fā)亮的“星星”，宛如一串晶瑩發(fā)光的珍珠項鏈。只見它們從西北方向升起，幾分鐘之后變暗直至消失，這就是星鏈。

星鏈?zhǔn)且唤M人造衛(wèi)星，由美國太空探索技術(shù)公司發(fā)射升空。2015年1月，首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克宣布，該公司計劃從2019年到2024年，借助“獵鷹9號”回收火箭，在地球近地軌道上部署2.4萬顆人造衛(wèi)星，分層部署在距地面340千米、550千米和1150千米的軌道上。所有的衛(wèi)星在某些特定軌道上運行，22顆衛(wèi)星連成一串，圍繞地球?qū)崟r運轉(zhuǎn)，從而組成星鏈網(wǎng)絡(luò)，提供全天候的低時延、低成本衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)信號。從2018年2月首批2顆測試衛(wèi)星上天，到2020年4月第七批60顆星鏈衛(wèi)星被送入軌道，這家公司持續(xù)研制、發(fā)射衛(wèi)星，步履不停。

那么，星鏈?zhǔn)窃鯓庸ぷ鞯哪?？我們可以把星鏈視為路由器和Wi-Fi信號放大器。一個路由器的信號覆蓋范圍有限，但多設(shè)置幾個信號放大器，就可以擴(kuò)大信號的傳播范圍，衛(wèi)星路由器也是如此。谷歌和臉書公司曾借助熱氣球和無人機(jī)等工具將類似的設(shè)備送上高空，后來人們設(shè)想在遠(yuǎn)地軌道發(fā)射衛(wèi)星，這樣可以讓衛(wèi)星的覆蓋范圍更大一些?？墒?，隨著集成電路和火箭技術(shù)的進(jìn)步，近地軌道衛(wèi)星設(shè)計、制造和發(fā)射的成本不斷減少，并且相對于遠(yuǎn)地衛(wèi)星，近地衛(wèi)星延遲時間短，路徑損耗小，用眾多近地軌道小型衛(wèi)星構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的方案自然就產(chǎn)生了。

雖然理論上星鏈能為包括南極在內(nèi)的整個地球提供信號，但埃隆·馬斯克認(rèn)為星鏈為那些接入不可靠、價格昂貴或完全無法使用網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)，提供了高速寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。換句話說，星鏈服務(wù)的是因技術(shù)或者經(jīng)濟(jì)因素?zé)o法建設(shè)5G運行的偏遠(yuǎn)地區(qū)，比如空中、海洋、沙漠、森林、山區(qū)等。

由于衛(wèi)星與地面終端的通信距離、所受的噪聲和干擾都大于地面通信網(wǎng)絡(luò)，所以衛(wèi)星的頻譜效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同期的地面互聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)，這使得星鏈和第五代移動通信技術(shù)（簡稱5G技術(shù)）的關(guān)系是互補(bǔ)而非替代。具體來說，5G技術(shù)用光纖傳輸信號，延遲更短、傳送更快、成本更低，缺點是耗電量高、覆蓋范圍小，適合城市等人口密集地區(qū);而星鏈的優(yōu)點是覆蓋范圍大、不依賴光纖基站，缺點是在通信設(shè)備密度高的地區(qū)無法提供穩(wěn)定的服務(wù)。

星鏈計劃完成后，人造衛(wèi)星的數(shù)量將比現(xiàn)在多21倍。屆時，疏星淡月的景象或許難以見到了，映入眼簾可能是人造的“耿耿星河”。但是，很多天文學(xué)家對星鏈計劃憂心忡忡，他們擔(dān)心如此多的人造衛(wèi)星圍繞地球運行，將會嚴(yán)重干擾天文觀測，影響天文學(xué)研究。比如當(dāng)星鏈衛(wèi)星劃過太空時，會因反射太陽光而發(fā)亮，它不僅帶來光污染，還會影響近紅外觀測，甚至衛(wèi)星通信波段電磁輻射會干擾射電天文觀測，以及衛(wèi)星和天文臺會發(fā)生碰撞等。

另外，發(fā)射衛(wèi)星不是一勞永逸的事情，人造衛(wèi)星有一定的工作期限，它們的壽命取決于衛(wèi)星的電子部件、太空環(huán)境等，再加上受大氣阻力的影響，近地軌道衛(wèi)星壽命更短。若干年后，衛(wèi)星陸續(xù)報廢，會導(dǎo)致近地空間垃圾激增，而要回收這么多的太空垃圾，難度可想而知。

從互聯(lián)網(wǎng)信號傳播角度來看，眾多衛(wèi)星升空后也許會如計劃中的那樣，擴(kuò)大信號覆蓋范圍，但如何平衡技術(shù)和自然的關(guān)系，星鏈又給人們提出了新的課題。