SpaceX 的星链能够拦截导弹是谣言
原文来自:JF科技 https://zhuanlan.zhihu.com/p/645951806
前言
承接上次辟谣的合集:《有关马斯克的谣言和辟谣的合集"》 https://zhuanlan.zhihu.com/p/642424093,今天继续说说一个网上很流行的说法:SpaceX 的星链系统作为武器系统,拦截导弹。警告:因为讨论详细,所以篇幅很长!
星链作为武器系统,随便一搜,铺天盖地:

尤其是一年前的一篇网文《马斯克的"星链",不是纯粹的民用卫星:可拦截350枚洲际导弹》[1](以下简称《网文》,达到了张冠李戴、指鹿为马、混淆概念、胡说八道的顶峰。今天在这里逐段反驳:
星链和天宫
2月10日,中国外交部例行记者会上,外交部发言人赵立坚明确回应了美国此前否认"星链"卫星两次危及中国空间站安全的说法,"推卸责任,转移视线,非负责任态度"多个关键词直接揭露的美国丑陋嘴脸。实际上,对于今年1月美国方面发给联合国的相关照会除了满嘴胡言的进行狡辩,更关键的目的则是避免承认"星链"的机动性能,为马斯克"星链"计划打掩护,以实现不可告人的目的。
去年12月3日,在中国常驻联合国代表团向联合国秘书长提交的普通照会中,早已将"星链"威胁介绍得清清楚楚。以星链-1095卫星为例,该星自2020年4月以来一直在高度555千米的轨道上平稳运行,但去年5月16日开始,这颗卫星开始频繁机动,一度将飞行高度下降至382千米,而在7月1日,这颗卫星再度机动,与中国空间站出现近距离接近事件,出于安全考虑,当天晚些时候中国空间站采取紧急避碰措施。而地面监测信息也证实了这一说法,监测显示在7月1日凌晨星链-1095卫星轨道保持在373千米左右,但随后突然升至375千米左右,该高度恰好是中国空间站在轨飞行轨道,如果我方不进行紧急避碰,双方发生摩擦乃至碰撞可能性极高。
关于星链-1095(以下简称 "1095") 和星链-2305 于天宫两次相遇事件,参见我的详细分析[2]:《关于2021年星链和天宫两次近距离规避的详细讨论》:https://zhuanlan.zhihu.com/p/636358266。
《网文》里说的 1095 其实恰恰是这两次相遇里面最安全、最没有必要进行规避的一次。1095 和天宫最近时的距离不低于 71 公里[2](详细计算见上文)。所谓的 "摩擦乃至碰撞可能性极高" 连 0.01% 概率的碰撞关注阈值都远没有达到,更不要说 1% 概率的碰撞警告阈值。

至于所谓 1095 的 "频繁机动" 和 "再度机动",看看 1095 当时的 mean motion 的图[3]:

对比当时天宫的图[3]:

应该能看出来 1095 的降轨(卫星退役)操作,相对于天宫轨道变动来说,是更稳定和明显没有恶意的。
而天宫星链事件的简单总结[2]就是:各方(SpaceX,美国太空军,中国航天)都负有一定责任,但几方都没有明显的恶意。天宫随后于 2022 年 2 月开始公布自己的 TLE 轨道数据(在此之前,包括两次事件期间,中国没有公布天宫轨道数据,其他国家只能靠自己观测);自 2021 年后,星链和天宫各方运作趋于成熟,这类事件尚未再次发生。
《网文》添油加醋,夸张的修辞,如 "丑陋嘴脸","满嘴胡言","打掩护","不可告人",典型的八股文写法,除了煽动情绪之外,和盗用(没有引用就是盗用)了一张国外业余天文学家的轨道图[4]之外,没有任何具体的讨论,显得文中那句 "有证据,有规定" 尤其滑稽和可笑。
星链和 OneWeb
《网文》继续:
事实上,"星链"横冲直撞早已不是第一次,简直就是恶行累累。就在去年4月,英国OneWeb 公司的互联网卫星差点就与"星链"迎头相撞,双方最近距离只有57.9米,完全就是擦肩而过,至于原因仍是"星链"的非常规机动。对于此次接近事件,连美国太空部队也少有的发出了"预警警告"。
OneWeb 是英国和欧洲于 2010 年代中期提出并成立的低轨星座公司(原名叫 WorldVu),用来对标 SpaceX 星链。2020 年初破产,2020 年末的时候通过印度公司注资和控股,结束破产。在破产期间和破产之后的一段时间里,OneWeb 的员工数量被砍 85%,只剩下寥寥无几的最精简的卫星维护人员[5]。同时,在每一次 SpaceX 给美国 FCC 递交有关星链申请的时候,OneWeb(及其前身 WorldVu)都会"积极"地提反对意见,如 2017 年这里[6]和这里[7],2018 年这里[8]。这就是《网文》中提及的 2021 年事件的背景 。
2021 年,根据最原始的华尔街日报的报道[9][10]里说:
Mr. Musk’s satellites are equipped with an AI-powered, automated collision avoidance system. Yet that system had to be switched off when a Starlink satellite came within 190 feet of the rival’s satellite this month, according to OneWeb’s Mr. McLaughlin.
When contacted by OneWeb, Starlink’s engineers said they couldn’t do anything to avoid a collision and switched off the collision avoidance system so OneWeb could maneuver around the Starlink satellite without interference, according to Mr. McLaughlin.
翻译
马斯克先生的卫星配备了 AI 驱动的自动碰撞避免系统。然而,根据 OneWeb 的麦克劳克林先生的说法,当一颗星链卫星本月与对手的卫星相距190英尺时,该系统不得不被关闭。当 OneWeb 联系 Starlink 时,Starlink 的工程师表示他们无法避免碰撞,并关闭了碰撞避免系统,以便 OneWeb 可以在没有干扰的情况下绕过 Starlink 卫星。
首先,这篇华尔街日报的报道的质量之低令人惊讶:没有任何数据和第三方引用和证词,仅仅引用了 OneWeb 的陈述;而且(下文会解释)后来被指明了他们对于 OneWeb 说法在报道里出现了错误的理解。
第二,OneWeb 办事也不牢靠,没有公布任何详细的数据可以让人验证,就是通过华尔街日报的转述,引起注意。
即使在接下来 SpaceX 发布了详细的数据答复之后,他们(OneWeb)仍然没有做出有事实有内容的答复,而只是空乏地说了一句[11]:"OneWeb stands by its story as reported to the press."(翻译:"OneWeb 对于我们提供给新闻机构的事实没有任何需要变更的地方。")
注意这里用词组句的艺术:OneWeb 说的是他们提供给华尔街日报的消息和事实不需要变更,而没有说,华尔街日报的报道是如实的 。
为啥?因为在那篇回复中,OneWeb 同时提到了:"OneWeb simply noted during the meeting that press coverage can sometimes be erroneous in certain respects."(翻译:"OneWeb 在(和 SpaceX的)会面中,同意以下观点:有些时候新闻机构在报道中会发生错误(的解读)。")
那是什么错误呢?来看看 SpaceX 的超级详细的回复[12][13](篇幅已经太长了,英文原文省略,中文也简写,欢迎大家去这里[13]仔细对照):
事件时间表:
4/1/2021 18:26 UTC:OneWeb 电邮 SpaceX 关于他们收到美国第 18 太空军的 CDM 通知。CDM 通知是指两个卫星接近消息(Conjunction Data Message)。这个 CDM 里说了两颗卫星的碰撞概率在 0.01%(万分之一)和 0.001%(十万分之一)之间,是18太空军系统里产生 CDM 的最低条件。换句话说,就是,"喂,现在没啥危险,但是注意点看着哦"。SpaceX 立刻回复说:"星链卫星没有失控,是可以机动的"。
4/2/2021 12:20 UTC:OneWeb 过了近一天时间,再次电邮 SpaceX,要更详细一点回复。SpaceX 立刻回复:"第一,星链自动规避系统的启动底线是 0.001%(十万分之一),启动的时间是在最接近点之前的 12 小时;第二,该星链的自动规避系统一直是正常工作的;第三,如果需要规避,机动点火会是在轨同向点火。"
4/2/2021 17:30 UTC:5 个小时后,OneWeb 和 SpaceX 开始电话会议,在会议中,双方陈述了一下几点:"第一:18 太空军没有新的 CDM(也就是说原来的低概率 CDM 仍有效);第二,OneWeb 卫星没有机动;第三,OneWeb 解释了他们自己的轨道计算里的比较保守的误差方法;第四,基于这个保守误差计算方法,SpaceX 进一步减低了 CDM 的危险性;第五,SpaceX 主动提出由星链进行一次手动机动(而不用 AI 驱动的自动碰撞避免系统),但双方最后决定搁置此提议,等待新的 18 太空军的 CDM。"
4/2/2021 19:15 UTC:2 个小时后,电话会议再次举行(这次内容有意思 ):"第一:18 太空军没有新消息,也就是说太空军还是认为碰撞概率在万分之一到十万分之一;第二,SpaceX 仍然建议等太空军的新消息;第三,OneWeb 说他们卫星机动准备时间比较长,不能等了,所以通知 SpaceX 他们准备开始 OneWeb 卫星机动;第四,OneWeb 请求 SpaceX 把星链上的自动规避系统关闭,以免两边一起机动,SpaceX 同意并关闭了该系统。(看到这里,你回头去看看前面华尔街日报报道中玩的文字游戏了吗?这也是 OneWeb 和 SpaceX 共同指出的报道不实之处。)
4/2/2021 22:50 UTC:OneWeb 3 小时后电邮了 SpaceX,通知了他们计划中的机动,这个机动计划已经被 18 太空军批准了。
4/3/2021 11:27 UTC:OneWeb 于 12 个小时后,执行了该机动。接下去就是一片祥和,扒拉扒拉。。。
重要的是,事件结束后,18 太空军复盘,给出的卫星间距没有少于 1120 米,而另一个商业公司 LeoLabs 给出卫星间距没有少于 1072 米。而最后计算出的碰撞概率是 10−20 ,小到可以忽略不计。
我的观点:2021 年是星链成网初期,的确 CDM 的次数比较高。对于每一个主动或被动参与的单位(美国 18 太空军,国际空间站,天宫,SpaceX,欧空局)来说,一个大数量、低轨道的星座的出现,都是一个新的变化和挑战。这一年里,的确出现了不少事例和事故。但SpaceX 和 18 太空军的做法都是符合公开发布的规定,还没有任何关于 SpaceX 违反规定的做法。如果因为这些仔细一看就知道是磨合期的问题,就极尽夸张地危言耸听,指责 SpaceX "恶行累累",是没有根据和事实基础的。
网上讨论甚至指责,最怕但又最流行的就是无数据、无引用的泛泛而谈,实在要不得。
SpaceX 初期发展和民营企业性质的质疑
《网文》终于开始重点了:
2015年美国太空探索技术公司(Space X)公布了"星链"星座计划,通过三步走最终在低轨以及极低轨部署4.2万颗卫星,以实现全球无死角覆盖的太空高速互联网组建计划,然而如此宏伟庞大计划仅出自一家普通民营公司之手?这显然不可能。
为啥不可能呢?《网文》作者知不知道,2014 年的时候 英国 OneWeb(当时还叫 WorldVu)也提出了几乎类似的系统[14]?而在 2018 下半年,在 SpaceX 正式发射星链之前(2019 年),亚马逊提出了完全类似于星链的柯伊伯星座计划[15]?上海松江今年也开始逐渐部署一千多颗 "G60" 低轨网络卫星[16]。是不是都不是普通民营公司?为什么别人的计划宏伟庞大,就会急急忙忙否认它的普通民营地位?
从Space X发展轨迹来看,总能隐约看到美国军方的身影,外界对此也是毫不隐晦的称,该公司并非传统自由市场意义上的商业公司,而是一家由政府资助,采取多模式采购的承包商。
什么叫 "政府资助,采取多模式采购的承包商" ?SpaceX 从来没有接受过美国政府的资助,如果有,《网文》没有举证。如果指的是美国政府的订单的话,那是不是接受过政府订单的公司都不是民营?以此推断,茅台不是民营,小米不是民营,华为不要说了,肯定不是民营。
2002年,作为PayPal早期投资人的埃隆·马斯克创建了Space X公司,而该公司获得的第一笔合同就来自美国国防部。2005年左右,美国国防部对小型载荷发射需求直线上升,此时Space X的第一个项目——猎鹰1号成为了潜在目标,该公司在进行商业融资过程中,美国防部和美国空军都予以了资金支持,就连猎鹰1号的试射,也被批准使用美军马绍尔群岛里根发射场。
还是回到那句话,接受过政府订单的公司就不是民营了,还是接过军方订单的就算军队的人了?SpaceX 的猎鹰 1 号的研发完全使用私人(马斯克)资金[17][18],1 亿美元左右。第一发猎鹰 1 号是 SpaceX 自己出资,为了证明给美国国防部 DARPA 看,自己的火箭可以,尽管发射失败,但离成功非常近。所以第二发,DARPA 出资购买,7 百万美元[19],但发射再次失败。但是 SpaceX 在此(2005 年)之前已经公开价格,每发 6 百万美元起价,谁都可以买。DARPA 只不过是第一个购买客户。
你要说美国政府没有一点要扶持本国公司的想法,那是天真。但是,整个过程非常透明。而且从航天角度来看,这区区数百万美元,说是杯水车薪也不为过。就因为这个,说是 SpaceX 是美军的白手套,算得上是牵强附会了。
至于用美军发射场的说法,我们得考虑到当时(甚至是现在)的情况:全世界火箭发射场地,都是政府拥有,军民两用的。事实上,到目前为止,全世界还真只有 SpaceX 建造了一个完全私人的民营火箭发射场,在美国德州博卡奇卡。
《网文》继续:
不过虽然得到了美军支持,但该型火箭的发射过程并不顺利,2005、2007、2008三年三次射全部以失败告终。需要注意的是,此次发射过程中猎鹰1号搭载了3颗卫星,分属于美国国防部和美国航空航天局,美军再次现身。
在猎 1 二号发射失败后,美国国防部的确又花了 1 千5百万,订购了两次猎 1 发射[20]。但是,第一,与此同时,SpaceX 同时接到了其他非政府非军方的订单(包括瑞典一公司)[21];第二,因为连续发射失败,和发射场地的时间冲突,美国国防部的那两次发射订单最后都取消了,改为用另一家公司 Orbital Sciences 的火箭发射[21]。
由此可见,在 SpaceX 的初期,研发经费完全和美国政府、军队没有太大关系。前期的发射拿到过订单,但非常的小(用航天发射的角度来衡量)。由此说或暗示 SpaceX 有深厚的军方背景,是完全不顾事实的。
《网文》继续:
而在2008年9月猎鹰1号第四次试射成功之后,Space X直接赢得了总额近16亿美元的NASA"国际空间站"货运合同,这绝非一家普通民营公司能够做到。
要么《网文》作者对美国航空航天局的 COTS 和 CRS 项目合同不理解(极有可能),要么是误导视听。美国航空航天局(NASA)在 2003 年哥伦比亚航天飞机失事后,意识到:第一,航天飞机项目的终点要来了,第二,航天商业化势在必行。经过几年的研究,在 2006 年和 2008 年开始了 COTS 和 CRS 项目[22][23]。COTS 和 CRS 这两个项目的商业合同的两个最大的特征是:第一:合同总价值固定(和以往的 cost plus 合同模式不同,cost plus模式让承包商可以用成本上升为由,不停加价);第二,分期付款,也就是说,每达到一个合同节点,NASA 支付一部分钱,而不是像以往那样,合同总价值,第一天就全部支付。
在 2008 年,SpaceX 的确拿到了 CRS $16 亿美元的合同,发射 12 次国际空间站补给任务,但是,这个合同,SpaceX 得达到一个节点,才拿一部分钱,也就是说,NASA 其实是没有什么么风险的,也就不存在《网文》里含沙射影的政府喂钱给 SpaceX。事实上是,直到 2012 年,SpaceX 已经向国际空间站发射成功两枚龙飞船之后,NASA 才向 SpaceX 支付了 $8 亿美元的部分合同经费[22][23]。
再者,2008 年同时拿到 CRS 合同的是 Orbital Sciences,价值 $19 亿美元,发射 8 次空间站补给任务[24]。读者可以清楚的看到,NASA 和 SpaceX 不但没有什么苟且,而且 SpaceX 还因为自己是航天业新人,拿到的合同金额少、工作量大。同时,Orbital Sciences 也是一家民营公司。
总结起来,"这绝非一家普通民营公司能够做到" 就是一句无稽之谈。
军方 GPS 卫星发射
《网文》:
在巨额订单的帮助下,该公司顺利解决了资金问题,开启了猎鹰9火箭的研制工作,而该型火箭的成熟,也令美军方与其合作变得密切。当然受制于波音以及洛克希德·马丁等老牌航天制造商的存在,双方合作也是备受阻碍,不过2015年5月美国空军还是决定向Space X颁发认证,批准其进入军用市场,未来可承担军事卫星和间谍卫星的发射任务,同时还可执行和国防安全相关的太空任务。在获得认证的次年4月,美国空军还将一项总额8270万美元的GPS-3导航卫星发射合同交由Space X完成,截止2021年底,Space X已承担了美军至少5颗GPS-3导航卫星的发射任务。
的确,猎 9 的费用中的一部分来自 NASA(COTS 项目),但 NASA 不是美军,两者互无关系。等到了 2015 年以后,猎 9 已经非常成熟和廉价,空军开始使用猎 9发射 GPS,是不是很正常?到 2021 年底,一共才发射了 5 颗 GPS 的数量,相对于猎 9 一共发射了 139 次轨道任务[25],是不是很正常?
星盾
《网文》终于说到星盾了:
当然如果认为合作仅限于卫星发射,那可太低估了双方的真实意图。2020年10月美国太空发展局对外证实,Space X公司获得了一份总额1.49 亿美元的合同,该公司将利用其位于华盛顿州雷德蒙德的星链卫星工厂,为美国国防部生产导弹追踪卫星。除此之外,对于目前火热进行的"星链"计划,美军也没放过,2019年美空军花费2800万美元,利用"星链"卫星进行了加密测试。从起步初期就得到了美军照顾,随后还大单不断,谁还敢说这是一家普通民营企业?
从此前美军与Space X的合同来看,双方合作内容主要都是围绕着卫星发射来进行,但实际上,随着"星链"计划的日益完善以及Space X技术积累日渐成熟,在可预见的未来,美国军方与Space X的联系将更加紧密,尤其是"星链"计划更是合作的重中之重。
2020 年的星盾合同,是美军雇佣 SpaceX 研发星盾试验星,合同价值 $1.5 亿美元。从 2022 年到 2024 年,SpaceX 一共发射 3 次,入轨 10 颗星盾试验星[26]。其中最新的两个卫星上可能加载了红外探头,估计用于反导探测。
需要指出的是,星盾不是星链,星盾是一个分开的项目。星盾的设计是基于星链,但和星链不同的是,单星更大,更重,可以模块化加载不同军事载荷[27]。

至于 "利用星链卫星进行了加密测试。。。谁还敢说这是一家普通民营企业?" 这种说法不值一驳。民用的星链星座的最主要功能就是通讯。通讯时加密和你用浏览器访问银行网页时加密的性质一样,是客户端加密,和传输中介的星链无关。美军尝试了在军用飞机上加载星链接收器,用来测试高速飞行时的数据通讯。这个和美军在飞机上打卫星电话一个性质,你难道可以因此就说,Viasat, GlobalStar, 铱星都不是民营企业?难道华为,小米,中国电信都不是民营企业了(因为中国军队肯定使用它们的产品)?
对,最终 SpaceX 肯定会变成像波音一样类似的公司,一部分产品民用(737,787,777),一部分产品军用(F15,F18)。星链是民用的,星盾是军用的。但不能因为现在军队小规模使用星链,就把星链说成是军用的,这和把中国电信说成是军事企业和产品一样的可笑。
说了半天,《网文》还没有说到它标题里的内容:"可拦截350枚洲际导弹"。
"可拦截350枚洲际导弹"??
过了两段之后,终于来了:
从"星链"卫星两次变轨接近中国空间站可以看出,该卫星具备一定机动性能,使其在关键时刻成为美军的太空武器。据了解,"星链"在设计之初曾研制了一套防撞击系统,该系统可由卫星自主计算规避轨道方案,同时启动自带的推进发动机进行规避,利用这种灵活机动的规避能力,配合上4.2万枚的卫星总数,"星链"完全具备摧毁他国卫星能力的。事实上,"星链"此前两次非正常接近中国空间站,足可以视为是美军在进行模拟碰撞测试,用意极其险恶。
当然仅摧毁卫星美军并不满足,洲际导弹也是潜在目标。2018年,美国曾对"星链"拦截洲际导弹进行了模拟测试,测试结果显示350枚来袭洲际导弹,"星链"全部拦截成功。虽然这仅是模拟测试,但毫不夸张地说,只要"星链"组建完成,这绝对是美军又一反导利器
笔者反复查证,也没有找到这个所谓美军模拟测试的原本消息。唯一可以找到的,是这种说法的中文源头:是一篇2019 年 6 月的中文博文[28],作者"中华必亮剑"( ):(截屏于此,防止博文将来消失)

仔细一看,原来所谓的拦截导弹是这么一回事情:
即在提前预判导弹弹道的路径空域进行两颗卫星对撞自毁,从而产生数百颗太空碎片,封锁整个轨道
哈哈,不得不说,这位"中华必亮剑"有水平、有创意,原来星链反导的精髓,总结起来就是八个字:自杀埋雷,封锁地球。
但是在此博文以后的 4 年里,谣言传谣言,这个脑洞大开的主意渐渐不见了踪影,取而代之的简化版本,直接就变成了:星链拦截洲际导弹。
先说说简化版本是不是可行:完全不可行。
星链卫星星载离子推进器的推力之小,令人发指。即使是最新的星链 2.0 迷你版卫星上的离子推进器推力才 170 毫牛[29]:

相对于卫星重量 800+ 公斤的质量[30],这个推力产生的加速度非常"感人":0.2 毫米/秒平方!加速 100 秒才挪了 1 米!加速 1000 秒,16 分钟多,才走了 100 米左右。那如何来拦截呢,先要看看洲际导弹的弹道[31]:

可以看到,洲际导弹(ICBM)的抛射高度是远超地表1000 公里的。而星链是在离地表 500 公里左右的轨道平面上运动。也就是说,星链拦动能截洲际导弹,机会只有一次,就是在导弹上升穿过星链轨道平面的时候。为什么在导弹下降穿过轨道平面的时候不现实呢?因为,导弹下降阶段速度太快,穿过平面的滞留时间更短,更加没戏。
看上图,在导弹上升到达星链轨道平面之前,最多有 400 秒时间。也就是说,即使在导弹刚刚发射的一刹那就被侦查到(以现在的科技是不可能的),立刻计算出穿过星链轨道平面的精确位置(这也是不可能的,因为导弹在上升阶段是有动力的,可以随时变化,再加上同时各种大气扰动,使得精确计算变得完全不可能),星链马上启动推进器(也是不可能的,离子推进器启动也是要时间的),最多最多,星链在这 400 秒里,能够在自己原来轨迹上再在任意方向上多移动17 米!也就是说,除非在导弹发射的一刹那,它的弹道和莫颗星链轨道相交处仅仅差 17 米,动能拦截才有可能。这是不是在搞笑啊?!
有人会说,只要星链数量足够多,总会一颗和导弹弹道比较接近的不是?且不要说最新的星链计划里没有那么多卫星,即使用以前的最大最大的数字,4万颗来算。离地面 500 公里的轨道平面总面积是 6 亿平方公里(相比较,地表总面积 5 亿平方公里),4 万颗卫星撒上去,每 1 万 5 千平方公里才有一颗,孤单吗 ?有能力发洲际导弹的,还不能轻松算出星链轨道间的空隙来突防?就凭星链 17 米的位移增量来动能拦截,白日做梦了。
再说说原始"中华必亮剑"版本是不是可行:比白日做梦版好一点,但还是不太行。
不行之处在于几点:
除非别人还没发射,你就提前自废武功(和全人类武功),自我互相撞击星链,产生碎片云。否则,等别人发射后,短短几百秒,星链凭着可怜的 17 米位移增量,撞不到一块去 。
就算美国不要脸,不要命了,提前自废武功,效果也不一定好:毕竟地表 500 公里处面积太大,6 亿平方公里,小小的 2万个撞击(4 万除以 2),分配下来,每个撞击云要覆盖 3 万平方公里。
第三,洲际导弹不是卫星,不是空间站,导弹的防护做的不错的,如果是毫米级碎片撞击,估计能存活下不少。
为啥说比白日做梦版好一点呢?因为如果美国决定提前好长时间(论周算)就自废武功,那这 2 万个碎片云产生的瀑布效应,谁也无法预测。的确有可能不可控制地波及到整个近地轨道,从此航天发射(包括导弹)在几年到十几年内,统统停止。
好吧,如果美国已经这么疯狂了,你还惦记着星链干啥?早早准备好石斧麻绳,练习钻木取火去吧。
2023/08/01 更新:关于拦截导弹说法的源头和分析
非常感谢群友 @北京火箭君 给我的指点,终于找到了星链拦截导弹的源头:微信公众号 @邢强博士 小火箭,于 2019 年 5 月的文章《小火箭对SpaceX星链计划低轨巨型星座的分析》[32]和 2020 年 11 月的文章《大规模卫星星座的军事应用场景设想》[33]两次提到了此设想。两篇文章以下统一简称《小火箭》。
这个星链拦截洲际导弹的模拟和说法是出自博士的计算。先看 2019 年 5 月的文章里关于主动和被动拦截:
巨型星座具备军事潜力的一个点:能够接收地面指令;能够按最优轨道规避碎片,也就同时具备了按最优轨道拦截洲际弹道导弹弹头的能力。2018年5月份的小火箭计算中心弹道对抗演习中,部署完成的星链星座完成了对来自某地经过北极上空飞向华盛顿、洛杉矶和西雅图的总计51枚核弹头的在轨拦截。在2018年7月份进一步地饱和打击对抗演习中,星链星座对多达350枚洲际弹道导弹的弹头进行了拦截,全部成功。(单星拦截成功率略低于标准系列反导系统,但是配合地面陆基中段拦截弹,这个系统对于每颗弹头,都有5到7次的拦截机会,使得突防变得极其困难。)
必要时,星链星座相邻的卫星,可以实施对撞自毁,产生上百个碎片,封锁整条轨道,甚至多星自毁可以布置成太空碎片网,影响某些国家的二次核反击能力。
在 2020 年 11 月的文章里先是关于被动拦截:
如果各国的低轨巨型星座的方案都能够如期实施的话,十年后,近地轨道的卫星数量将会在10万颗的量级,因意外碰撞而发生的被动拦截概率将会持续上升。
主动进攻方,既有大规模低轨巨型星座,又有大量的洲际弹道核导弹。他们在主动发起进攻之前,先在弹道导弹发射点的地球180°相位位置上方主动引爆若干颗低轨卫星,从而引发凯斯勒效应。
而因为低轨巨型星座的轨道周期为90分钟,这些海量碎片尚有45分钟才能影响到发射方,洲际弹道导弹从发射到命中目标的特征时间为30分钟,所以主动发射洲际弹道导弹的一方,有足够的时间窗口来对目标实施一轮核导弹的饱和打击。
让被打击的一方反应过来的时候,立即实施二次核反击。但是,此时低轨空间已经因凯斯勒效应(卫星碰撞产生的碎片击中其他卫星产生更多碎片的连锁反应)而充满了大量太空碎片,弹头被数以千万计的碎片打击而悉数毁在太空。
再是关于主动拦截:
把动能拦截弹头(比如标准系列反导导弹)放到低轨巨型星座的卫星平台上,就能够成为天基反导拦截平台了。
天基拦截弹与大规模巨型星座平台的结合,使得拦截弹的数量可以数以万计。
从邢强博士所有以往文章看出,他/她是专业人士有非常深厚的功底。尽管我非此专业,但还是有几点看法:
第一:网传误人啊。星链拦截导弹的说法,具体到 350 这个数字,都是出自《小火箭》两文。和《网文》中以及现在网络盛传的谣言里的"美军饱和对抗模拟"完全是张口胡说,哪来的美军?!而且《小火箭》文中说的是 350 枚弹头,到了谣言里成了 350 枚导弹。
第二:在《小火箭》的两篇文章里,可惜的是没有介绍所谓的模拟计算的细节,或至少是大体上的假设和设置,也没有单独的文章或论文可以查询。使人无法对其结论做出任何有效的评价。
第三:即使如此,在《小火箭》两文中可以看到,对于主动拦截,光凭星链是不可行的。文中几次提到,或者是星链 "配合地面陆基中段拦截弹",或者是在 "低轨巨型星座" 上直接安装 "动能拦截弹头"。这就是我前文所指出的问题:星链本身的在轨机动能力太弱,无法在导弹短暂的飞行过程(< 30分钟)中,累计足够的偏离原轨道的位移增量。如果洲际导弹原本设计的弹道能够避让拥有 4 万颗星链卫星的星座(这个是理所当然的假设),那即使所有的星链卫星都开始机动,也没有办法在 30 分钟内做到全覆盖,事实上,覆盖率仍然惊人的低。下面用另一种方法来直观的讨论一下覆盖率的上限:
每一颗星链卫星都是运行在一个轨道(和地球是同心圆)上,每个轨道同心圆里至少有 50-60 颗卫星,因为每次发射的所有卫星都只能在同一轨道上运行。假设这些卫星均匀分布在这个同心圆上。假设最大化这些卫星的机动覆盖面积:
星链卫星本身展开后是 10 米长,3-4 米宽。就取长边 10 米。前文说过星链 400 秒能够机动 17 米,就算是 20 米好了,让计算更容易。用最好的情况考虑,一颗星链向轨道左变机动20 米,一颗向轨道右边机动 20 米,等于轨道宽度 40 米,再加上星链自己的 10 米长度,等于这条轨道宽 60 米(即 0.06 公里),见下图:

轨道的半径是 6371 公里(地球半径)加上 500 公里(轨道高度),所以, 这条轨道"带子"的覆盖面积是:2*π*6871*0.06 = 2600 平方公里。就算是 4 万颗星链卫星,每条轨道就算只有 50 颗(实际上更多),满打满算也就 800 条不同的轨道。总面积也就 2 百万平方公里。而轨道平面的总面积是 6 亿!也就是说,这些 4 万颗卫星,满打满算,也就能覆盖 300 分之一的平面。而且,要看到这个覆盖率估算是拼死往大的里面算,实际上,覆盖面积小的多的多,至少数量级的差别。而这种估算,已经把所有星链卫星能够机动的范围全都考虑进去了,所以这是上限。
也就是说,如果仅靠星链星座本身的在轨机动能力,完全不足以主动拦截弹道导弹。所以在《小火箭》两文中均提到了用陆机反导或安装星载反导,进行拦截。
而对于后者(安装星载反导进行拦截),美国早在上世纪 70 年代末到 80 年代末冷战期间,不但进行过理论研究,更开展过真实试验,项目名称,"智能卵石"[34]。最后发现现有科技无法达到有效和合理性价比的星座反导设计[35][36],项目终止。
30 年后,尽管人类的探测技术和电脑技术有了长足的进步,但空间机动和火箭技术并没有显著的发展,因此,低轨星座主动反导,一直没有能够被重新提上理论研究的议事日程。
所以说,星链本身(不加载动能拦截弹),能够拦截导弹的说法,是完完全全的谣言。
后记
写到这里,手也僵了,眼珠子也肿了。再总结几句。星链能不能用在军事上,当然了,就像纸、笔、手机、泡面、火柴,都可以用在军事上面。但这不是把星链归入军事设备里去的理由。星盾是,星链不是。而不管星盾还是星链,在近期军事上的主要作用就是:1)通信,2)探测,3)(有可能)代替/辅助 GPS 提供定位。没了!什么拦截导弹,无稽之谈!
参考
^《马斯克的"星链",不是纯粹的民用卫星:可拦截350枚洲际导弹》 https://baijiahao.baidu.com/s?id=1724794918217623814
^abcJF科技:关于2021年星链和天宫两次近距离规避的详细讨论 https://zhuanlan.zhihu.com/p/636358266
^abhttps://www.linkedin.com/pulse/chinese-space-station-starlink-conjunctions-closer-look-jim-shell/
^《网文》没有引用,直接盗图的原出处 https://www.thespacereview.com/article/4338/1
^OneWeb 2020 年破产 https://en.wikipedia.org/wiki/OneWeb#Bankruptcy
^https://fcc.report/IBFS/SAT-LOA-20170301-00027
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^https://fcc.report/IBFS/SAT-MOD-20181108-00083
^华尔街日报的关于 OneWeb 和 星链遭遇的最初报道 https://www.wsj.com/articles/elon-musks-satellite-internet-project-is-too-risky-rivals-say-11618827368
^华尔街日报报道的无 paywall 版本 https://kanebridgenews.com/elon-musks-satellite-internet-project-is-too-risky-rivals-say/
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^OneWeb 2014 年提出的 900 颗低轨卫星网络系统 https://en.wikipedia.org/wiki/OneWeb
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