一箭60星还慢？SpaceX星舰要一箭发400星了
航天新观察2021/08/21
第 338期
导读：可能有人注意到了，最近怎么没有星链发射的消息了？SpaceX要改用大火箭星舰发射这些卫星了，从过去猎鹰9的一箭60星直接增加到一箭400星，多快好省地建设数万颗之多的巨型星座。要实现这个小目标，SpaceX还要解决两个法规问题。一是国际电联对卫星通信功率限值的审批，二是美国联邦航空管理局对发射活动的环境评估。马斯克着急，天文学家可能祈祷他发不成。
【《航天新闻》8月19日报道】8月18日向联邦通信委员会（FCC）报送的更新方案中，SpaceX提出利用星舰快速部署其第二代星链星座（Starlink Gen2）两个改进构型中的一个。另一构型则拟继续使用猎鹰9火箭发射。
去年上报的方案相比，星链星座的规模或所需频谱并没有增加。修改后的二代方案要把卫星更均匀地分布到9～12条倾斜轨道上，以为农村用户以及国家安全和快速反应用户加密对极区的覆盖，让网络性能份分布更加均匀。SpaceX说，利用星舰部署卫星，能够让卫星在“发射后数周而不是数月”投入使用。这一类构型包含轨道高度在340～614公里之间、分布于9条倾斜轨道上的29988颗卫星。
该公司最近加快了其德州博卡奇卡星营试验场（Starbase）的工作，以为星舰的首次入轨试飞做准备。
宙叔评论
星舰紧锣密鼓，按SpaceX计划几个星期后要入轨试飞。其首飞备受关注的时候，SpaceX又正式宣布以后要用这枚送人去火星的巨无霸运载器发射地球轨道上的星链卫星了，其多业务布局棋盘越发明朗——研制进展顺利的星舰正在与同样是巨型工程的星链相互交织。对星链卫星星座来说，其发射部署将从目前的猎鹰9号火箭一箭60星发射第一代卫星，转变为同时用猎鹰9和星舰一箭400星的方式发射第二代卫星，不仅运载器和卫星型号双双升级换代，入轨部署的节奏也将发生巨大变化。
第一，猎鹰9号火箭要被星舰所替代，这是SpaceX公司在运载火箭领域的自我颠覆与迭代。作为全球火箭之翘楚，猎鹰9号发射卫星无论成本还是数量上都遥遥领先，能够一箭34星发射的俄罗斯联盟号即便位于第二阵营，差距也非常大。可重复使用的猎鹰9号发射60颗星成本大约3000万美元，每颗卫星重260公斤，而联盟号火箭发射34星的价格目前官方没有给出，但根据火箭自身情况判断大约是猎鹰9成本的3倍，且每颗星重量仅147公斤。再看看全球其他低轨宽带卫星互联网项目，卫星还没有完整设计出来，更别说发射了。SpaceX这种自家火箭部署自家卫星的模式，在低轨宽带互联网卫星领域无人能及，与对手的差距至少十年。但现在，SpaceX要自己颠覆自己，卫星从一代升级到二代，由于星间通信、用电功率和新型躲避机动推力器配置的增加，重量会稍大于260公斤；而运载工具也从猎鹰9一箭60星升级到星舰一箭400星，几乎达到了星舰运载能力的极限。
第二，SpaceX不仅在航天产品上神操作，遵纪守法方面也是不走寻常路，胆子忒大。联合国负责信息通信技术事务的专门机构国际电联（ITU）对卫星功率通量密度Ka波段下行限值是有设定的，这是对卫星在轨工作的约束。而计划部署的二代星链卫星不仅因为数量的增加可能进一步影响天文观测，而且单个卫星的功率还增强了——如此密集的对地通信和发射功率可能超出了ITU的限值，存在影响其他卫星信号的风险。然而，SpaceX在给美国联邦通信委员会（FCC）的报批材料里辩解说，那些限值是ITU当年基于地球同步轨道卫星计算出来的，规则是有缺陷的，不能照搬用于卫星数量在840颗以上的低轨星座。FCC要求SpaceX在部署二代卫星前得有ITU的许可，但SpaceX认为ITU对于星链这样的新的巨型星座漫长的评估周期会影响其部署和服务进度，因此希望得到FCC豁免，同意SpaceX在还没有拿到ITU许可的情况下就发射新一代卫星——也就是说，先上车后补票。一般的卫星发射和在轨组网都不涉及此类问题，但“星链”星座二代星后续要部署3万颗，这是监管机构没有遇到过的问题。接下来看看ITU能否灵活处理，以及FCC能否给这个豁免吧。
不仅是星链的部署，星舰首飞同样卡在了监管环节。任何国家对航天活动都有相应的法律法规，美国联邦航空管理局（FAA）有一项监管内容为环境评估（environment review）。这是根据1970年尼克松政府签署的《国家环境政策法》等一系列法规做出的要求，大概意思是评估航天发射与再入活动是否会对周围的环境和野生植物造成威胁。FAA没有给出这项评估的结论之前，星舰是不能发射的。按照FAA的流程，还需要不少时间才能完成评估——包括30天的公众意见征求，以及对这些公众意见的评估。然而，SpaceX的星舰已在发射场地完成了组合体的组装，并且公开声称已经做好发射准备、将在几周后发射。这简直就是倒逼监管部门放行啊。
那么问题来了：在航天创新企业节奏如此快速——两天就能给大火箭装上几十台发动机的今天，政府监管部门如果仍然保持传统航天时代的慢节奏，慢慢研究慢慢审批，按部就班走流程，怎么能跟得上商业航天发展的需求？SpaceX公司此次的二代“星链”申报是一个典型案例。材料已经提交给FCC，火箭也已处于可发射状态，就看FCC、ITU和FAA能不能从规则、机制上破冰了。在鼓励重大创新的同时必须保护整个行业和全社会的共同利益，政府也是不易。
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