潮科技|卫星数量太多？SpaceX修订Starlink卫星互联网计划

通过对Starlink星座构型的修订，SpaceX将用更少的卫星满足同样的通信需求。

编者按：本文来自“星际智汇“公众号，原创作者：李薇濛，36氪经授权转载。

Starlink是SpaceX公司推出的全球高速卫星互联网计划。今年3月，美国联邦通信委员会批准SpaceX公司发射4425颗卫星，11月15日又新批准了第二批共7518颗卫星的发射计划。至此，Starlink星座的规划卫星总数达到了惊人的11943颗。然而，近日，SpaceX公司对Starlink作出修订，旨在减少如此庞大数量的卫星对近地空间造成的影响。此次修订只针对第一批发射计划中第一阶段发射的卫星数量。

一、星座配置和修订概况

SpaceX公司向美联邦通信委员会提交的技术信息中包含了Starlink星座的基本配置、各项参数和修订条目，概述如下。

1.星座构型

Starlink第一批发射计划原包括4425颗卫星，其中第一阶段包括1600颗卫星，在距地面高度为1150千米的轨道上运行。修订后，该阶段待发射的卫星总数减少至1584颗，运行高度降低到550千米，卫星的运行方式也做出了相应调整，如下表所示。

Starlink星座的远地点和近地点高度差保持在30千米以内，倾角保持在53°±0.5°以内。升交点赤经的进动范围为0~360°。SpaceX设计的轨道还具有较大的自耦合脱靶距离（miss distance），这意味着两颗卫星之间的距离公差只要不大于60千米，就永远不会发生碰撞。

2.通信架构

Starlink星座的通信架构部署将分两阶段进行。第一阶段，SpaceX将使用Ku波段频谱进行卫星与网关和用户终端之间的通信，同时在地面站安装抛物面天线。第二阶段共计划发射7518颗卫星，随着卫星数量的增加，SpaceX将结合Ku/Ka双波段芯片组和其他支持技术，逐步转向使用Ka波段频谱进行网关通信；随着系统的发展，逐步引入相控阵天线。这两个阶段的数据链路频率如下表所示。

二、新方案的优点

“维护良好的轨道空间环境”，是SpaceX公司做出此次修订的出发点。2018年2月22日，SpaceX公司将两颗试验卫星MicroSat 2A和2B发射升空，执行演示验证任务（任务未公开）。根据这两颗卫星的试验结果，研究人员得出新方案具备以下5个优点：

1. 可在卫星发生故障时进行快速脱轨处置

在高度为1150千米的原定轨道上，发生故障的卫星需要数百年时间才能再入大气层；而在高度为550千米的新轨道上，卫星只需5年便可完成再入过程。即使卫星在运行轨道上突然失效，且姿态不受控制，最长的再入时间仍然只有大约4.5～5年。

2. 自清洁的碎片环境

SpaceX公司预计，在较低轨道上运行将有效降低卫星解体的风险。而且，在高度为550千米的轨道上，任何碎片的自然寿命都比高轨碎片短几个数量级，在许多情况下可能短至数天，从而显著降低轨道碎片风险。

3. 减少燃料需求

根据计划，每颗卫星将在高度为300~350千米的轨道上开始实施轨道提升机动，具体取决于太阳活动。与原计划相比，较低的目标轨道高度可使对推进剂的需求降低至少50%。

4. 良好的电离辐射环境

在较低高度运行时，电离辐射强度较低，减少了辐射引起故障的风险。卫星有更大的概率平稳度过寿期并完成脱轨。

5. 减少对其他低轨系统的影响

在高度为550~1150千米的低地球轨道上运行着大量卫星，新轨道尽可能降低了SpaceX卫星与其他卫星碰撞的风险。

三、小结

通过对Starlink星座构型的修订，SpaceX将用更少的卫星满足同样的通信需求。据推测，卫星数量后续会进一步减少。该系统将满足在相同频率下工作的其他系统的通信防护标准，且不会导致总体射频干扰增加。更重要的是，新的星座部署方案将达到或超过现有的所有太空安全要求，并将通过在较低高度上运行部分星座来减少产生轨道碎片的可能性。（中国航天系统科学与工程研究院 李薇濛）