馬斯克最狂衛星計畫可能重傷太空安全?4.2萬顆星鏈發送中,但送上天的已有3%失效
馬斯克最狂衛星計畫可能重傷太空安全?4.2萬顆星鏈發送中,但送上天的已有3%失效

人類可能是目前已知唯一可以向太空扔垃圾的物種,這句話裡說的垃圾,指的是「廢棄或損壞的衛星及碎片」,它們越來越多,靜靜地圍繞著地球轉動,變成一張名副其實的「網」。

如果人類把眼光放向更遠的太空時代,可以這樣說,太空垃圾和生活垃圾問題同樣嚴重,差別只在於這些垃圾圍住的是城市,還是地球。

馬斯克的星鏈衛星,科學家說約3%失效了

SpaceX的星鏈計畫自誕生之初就引起了超高關注,熱度一直不減,不僅因為這項計畫的「大膽」屬性,還因為它預計發射的衛星總數量達到了一個驚人的數字:4,2000顆。

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圖/ 愛范兒

之所以要發射這麼多顆衛星,是因為星鏈計畫打算建立一個覆蓋全球的衛星網路,為地球上的使用者提供寬頻服務,一定程度上解決邊遠地區和自然環境特殊區域的網路問題——在人煙稀少或人跡罕至的地方,建立時時需要人力維護的基地台是不怎麼經濟的商業行為。

而根據歐洲太空局太空碎片辦公室(SDO)資料顯示,到2020年2月,地球軌道上大約有5,500顆衛星。

也就是說,僅一個星鏈計畫發射的衛星總量,就是之前在軌衛星總數的7倍多。

不管衛星這個詞聽起來多麼有科技感,說到底它仍然是一個大號的「電子產品」,還要經歷升空和變軌等多種考驗,出現故障是在所難免的事情。

衛星.jpg
圖/ Nasa

哈佛-史密松天體物理學中心的天文學家強納森‧麥克道爾對照了SpaceX和美國政府的數據後,推測目前已發射上天的800多顆星鏈衛星中,有大約3%可能已經失效,失效的衛星「可能已經解體或墜入大氣層燃燒」。

3%的低故障率,為什麼還會引人擔憂?

天文學家強納森‧麥克道爾表示,3%的故障率是一個正常的水平,而Space X認為故障率只有1%左右,也就是說,SpaceX也認可故障存在並承認了故障已發生的事實。

如果按3%的故障率推算,42,000顆衛星中大約會有1,260顆失效,如果按1%的故障率算,這個數字為420顆。

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電影《瓦力》展示了被失效衛星包裹的地球。
圖/ 電影《瓦力》

根據歐洲太空局太空碎片辦公室(SDO)資料顯示,到2020年2月,有大約3,200顆失效衛星,而在此之後僅星鏈計畫一個計畫的故障失效衛星,可能就達到了人類幾十年失效衛星總數的12%–38%。

目前世界各國都在籌建太空Internet,即將發射的衛星數量呈幾何級上升。有科學家預測,未來計畫發射的衛星總數可能超過10萬顆,無論按按3%還是1%的故障率算,失效衛星都是一個龐大的數字。

離開總數談發生率,都是⋯⋯

太空那麼大,容不下失效衛星?

不少人覺得,衛星很小,太空很大,衛星對於太空來說連一顆沙子都算不上,失效了也就失效了。

但實際上失效的衛星就像一顆顆定時炸彈,隨時可能給其它衛星帶來毀滅性的傷害。

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太空中的高速碎屑殺傷力巨大。
圖/ 電影《星際效應》

這裡面涉及到幾個關鍵詞:軌道、碰撞和碎屑,當這三個因素聚在一起的時候,失效衛星就是個讓人頭大的問題。

1. 衛星軌道和頻率資源越來越稀缺

地球同步軌道位置十分稀缺,再加上衛星之間需要保持間隔避免無線電干擾,「太空很大可以隨便塞衛星」並不能實現。

為了緩解軌道資源緊張,ITU國際電信聯盟會根據各個國家領土面積和人口等多重因素來分配衛星軌道位置,就像現在一線城市上車牌一樣,路只有那麼多,先上牌的人多了,後上牌的人競爭就會更加激烈。失效衛星也會佔用軌道,浪費了寶貴的資源。

2. 失效衛星更容易導致碰撞

成功發射且正常服役的衛星受訊號控制,可以變軌、避讓、調節角度,而失效衛星再也不受人控制,基本就是「隨緣」飄在太空中,還會因為地球攝動(一種因受其它天體的吸引或其他因素的影響在軌道上產生的偏差)而偏離軌道。

很多失效衛星是被遺棄的狀態,再也沒有人關心它們,也不知道它們究竟繞著地球轉到哪裡了,這大大增加了新發射的衛星和失效衛星碰撞發生的風險。

3. 碰撞後的碎屑重複導致上述兩個問題

發生碰撞後會,失效衛星會產生大量的碎屑,大部分碎屑會分散在失效衛星的軌道里繼續繞著地球轉,既佔用軌道資源,又會增加碰撞的機率,小部分碎屑會散射出去飄蕩在太空裡。據科學家推測,目前毫米級以上的碎屑可能數以億計。

這些碎屑威力有多大呢?

在高300–450公里的近地軌道上時,太空碎屑的執行速度可能達到每秒7–8公里。當它們在36,000公里高度的地球靜止軌道上時,速度則高達每秒3公里。

如果兩個每秒7公里飛行速度的物體在太空相撞,10公分左右的碎屑可能破壞整個太空器或衛星,1公分左右的碎屑可能擊穿太空艙,即使是地球上毫不起眼的1毫米左右的碎屑,都可能造成傷害。

一塊10克重的太空垃圾撞上衛星,相當於兩輛100 km/h的小汽車互相碰撞,衛星可能在1.5秒內被打穿或直接擊毀,還會直接威脅到太空員的生命安全。

國際太空站就是衛星碎屑的「活靶子」,2016年4月,國際太空站上的對地觀景台玻璃出現了一個直徑7毫米的裂紋,正是被一塊小碎屑擊中產生的。

太空碎屑.jpg
想像一下玻璃瞬間碎裂的後果。
圖/ 愛范兒

解決失效衛星,大部分靠天解決

失效衛星潛在隱患這麼大,怎麼解決呢?

答案是:大部分靠天解決。

1. 遺棄法

回收風險大,成本高,失效衛星最終的命運就是孤零零地繼續圍繞著地球轉動。人們唯一能做的就是等待衛星自己逐漸分解,或者慢慢墜入大氣層燃燒殆盡,週期一般較長,可能需要幾十年。

2.「火化」法

設計衛星之初,部分衛星預留了一部分電量和燃料,等待衛星瀕臨失效的時候,點燃所剩無幾的燃料,把衛星推向大氣層燃燒。

Starlink
星鏈計畫官網介紹,衛星壽命終止時,會利用機載推進系統進行離軌。
圖/ Starlink

不過,衛星是一個精密化設計的儀器,內部空間寸土寸金,看似簡單的「留後門」操作,可能會帶來成本上升或風險增大等問題,所以有很多衛星是沒有這個設計的。

3. 太空葬

有些衛星屬於中高軌道衛星,離地球大氣層太遠,最終被推向的不是大氣層,而是太空。

不過由於一般衛星預留的燃料很少,不足以讓失效衛星飛向太空深處,僅僅是飛向不重要或用不著的太空軌道,仍然會圍繞著地球。

隨著社會進步,人類享受著地球搖籃保護時,也面臨著部分資源短缺的境地,生產力和生產水平的提升總是受限於人類文明的發展客觀進程,不斷催生不可調和的資源矛盾,最終走向經濟危機甚至戰爭。

如果我們能進一步探索和開發太空資源,一定程度上可以緩解或解決這種「地球病」。發射衛星是人類真正走入太空的第一步,無數個紀元以後,必將被新人類載入史冊。

只是當人類真正打算移民到太空另一顆星球時,如果那些漂浮在地球上空的成千上萬顆的失效衛星,變成了人類征戰太空的最大絆腳石,那就太黑色幽默了。

責任編輯:蕭閔云

本文授權轉載自:愛范兒

關鍵字: #伊隆·馬斯克
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台灣不只要用國際標準,更要參與討論!TWNIC如何培養下一代網路人才,接軌國際技術社群?
台灣不只要用國際標準,更要參與討論!TWNIC如何培養下一代網路人才,接軌國際技術社群?

打開瀏覽器、觀看串流影片,看似日常的上網行為,背後其實仰賴一套套國際網路標準運作。當網路技術持續演進,台灣除了採用這些標準,能不能進一步參與它們形成的過程?

「即便有很多事情可能要做10年才會有效果,但我想我們應該擔任這樣的角色。」TWNIC執行長余若凡指出,台灣硬體產業在全球已有亮眼成果,但對底層網路技術與國際標準的關注、參與仍有成長空間。對TWNIC而言,除了管理「.tw」、「.台灣」網域名稱與台灣IP位址資源,也希望成為台灣與國際網路社群之間的橋梁。

TWNIC 執行長余若凡
圖/ TWNIC 執行長余若凡

這也是TWNIC與國立虎尾科技大學合作舉辦IETF研習課程的背景。從IETF組織運作、RFC標準形成,到IPv6-only等新一代網路技術,課程不只協助參與者理解國際標準,更希望培養實際參與與落地的能力。透過這場合作,TWNIC也試圖串起國際社群、校園人才與產業需求,讓台灣從採用標準,進一步走向參與標準。

硬體做到世界級,下一步讓台灣人才走進標準制定現場

IETF(Internet Engineering Task Force,網際網路工程任務組)作為全球網際網路技術標準形成的重要場域,許多技術規範最終透過RFC文件發布。對TWNIC而言,台灣若能讓更多企業、學校、研究者與工程師參與,不只能更早掌握國際網路技術變化,也有機會把台灣經驗帶進國際討論。

TWNIC因此一方面把國際議題帶回台灣,另一方面也把台灣人才送出去。透過TWNIC Academy學員計畫,每年資助8位學員參與重要國際組織,時間長達一年;部分學員返台後更自主形成社群,近期一場交流活動便吸引近40位參加,背景從網路工程延伸至政策、法律及社會科學。「我們希望最終有更多人可以參與。」余若凡說。從在台培訓、實際參與國際組織到返台形成社群,TWNIC希望讓人才培育不只停留在單次課程,而能持續累積參與國際標準討論的經驗。

會設定網路還不夠,學校補上「讀懂標準」的能力

但真正想要走進IETF,光是「會用網路技術」還不夠。國立虎尾科技大學電機工程系教授兼秘書室主任秘書蘇暉凱指出,大學課堂教授TCP/IP或網路設定,多半從教科書或整理過的教材入手;真正參與國際標準討論,面對的卻是RFC等第一手技術規範。

他將其中的差距歸納成三種能力:規範閱讀、實作驗證與技術表達。工程師除了讀懂規範,也要能透過實作與工具驗證實際網路行為,最後以精準的技術英文語言與國際社群溝通。「這三種能力不是短期間就能養成。」蘇暉凱指出,因此需要逐步融入大學與研究所的課程及專題。

這也凸顯學校在合作中的角色,TWNIC負責連結國際社群、技術趨勢與參與機會,學校則把這些標準帶進人才培育與實作現場。兩者合作,才能讓「參與國際標準」從少數專家的工作,逐漸變成年輕工程師可以累積的能力。

國立虎尾科技大學電機工程系教授兼秘書室主任秘書蘇暉凱
圖/ 國立虎尾科技大學電機工程系教授兼秘書室主任秘書蘇暉凱

IPv6走向主流,校園先成為產業轉型的試驗場

IPv6正是這套合作模式的具體案例。余若凡指出,全球IPv6使用率已正式跨過五成,迎來關鍵轉折。包含越南、捷克等國皆已將全面轉向IPv6排入國家政策時程,主流行動裝置與微軟Windows作業系統也已原生支援。過去許多環境仍採取IPv4與IPv6並行的架構,隨技術、終端與轉換機制逐漸成熟,進一步走向IPv6-only的條件也開始成形。IPv6-only並不代表與既有IPv4服務切割,而是透過NAT64、DNS64等轉換機制維持連線。對產業而言,真正的問題也逐漸從「技術能不能做到」,轉向是否有足夠經驗與信心部署。

為此,TWNIC 從人才培育到校園實作,持續推動 IPv6-only 環境的應用與部署,除了自行建置 IPv6-only Demo Site,也逐步於北、中、南三地拓展示範場域與實作據點。余若凡觀察,相較於企業在商業效益尚未明朗前,對導入新技術往往較為謹慎,校園更適合作為技術驗證與人才培育的場域。透過 TWNIC 推動的實作機制,讓師生在實際環境中理解 IPv6-only 如何運作,一方面培養未來進入產業的人才,另一方面也能累積可供業界參考的部署經驗。對蘇暉凱而言,這意味著學生不能只學會 IPv6 位址格式,更要從網路維運、資安到應用發展,建立面對 IPv6 環境的完整思維。

從Demo Site、教育訓練、技術活動到實作手冊,TWNIC希望逐步降低新技術的理解與部署門檻。當IPv6走向主流,台灣面對的已不只是「網路要不要升級」;如何讓更多人才讀懂國際標準、具備實作能力,甚至走進IETF參與討論,才是台灣從標準「使用者」走向「參與者」的下一步。

IETF研習課程

TWNIC將於10月29至31日2026年臺灣網際網路研討會(TANET 2026)暨國際計算機會議(ICS)設攤展示,規劃「新世代IPv6-Only Wi-Fi無線網路體驗與建置」及「TWNIC IPv6智慧工作室(IPv6 Smart Studio)」兩大主題。歡迎各界蒞臨參觀與體驗!
詳細介紹請參閱:https://twnic.tw/blog/contents.php?id=253&lang=zh-tw

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