星鏈 Starlink:救星、災難、威脅?

星鏈(Starlink)計畫用上萬顆人造衛星,讓全球每個地方都能有便利的網路,無論是飛機上、船上、沙漠中、深山裡,只要上方有衛星,就能連上網路。星鏈可以是災難、戰爭時的救星;但對天文學家而言將可能會是場災難;站在某些立場,甚至會是威脅。

撰文|許世穎

來源: By Rafael Schmall [1]

● 「星鏈(Starlink)」

星鏈是SpaceX旗下的網路衛星服務,為什麼需要衛星網路呢?整個網際網路,都由「有線」或「無線」的方式連接在一起。有線主要當然就是網路線;無線的方式最常見的就是Wi-Fi訊號和4G,地面無線基地台接受無線訊號後,再經過地底的電纜傳出去。而臺灣要與國際連線,主要靠的就是海底電纜。全世界有數百條海底電纜,將彼此連接在一起(圖1)。

圖1、全世界海底電纜分佈圖|來源:able data by Greg Mahlknecht , map by Openstreetmap contributors [2]

 

可是,在飛機上、在船上、在沙漠中、在深山中的話,要怎麼辦呢?這些地方不可能會有海底電纜一直接著,那要怎麼連接上網路呢?最好的選擇就是用無線訊號連接「飛在空中的基地台」,也就是「人造衛星」。這就是衛星網路服務的特色:只要頭上中有衛星在飛,就能連上網路。
 
衛星網路服務如果要夠完善,就要有夠多的衛星在天空中航行。截至目前為止,星鏈已經發射了約2,388枚衛星,不過只有2,121約枚衛星正在運作[3]。依照星鏈的計畫,最後將會有42,000枚衛星在空中航行!
 
要使用星鏈的衛星網路服務,硬體上需要買一台星鏈專用的天線站(圖2),另外也需要官方開通才可以使用。可惜,截至目前為止,星鏈還沒有開放臺灣的服務。不過據說中華電信正與星鏈開始接洽合作,就讓我們拭目以待! [4]

圖2、星鏈所用的天線|來源:Steve Jurvetson from Los Altos, USA [5]

 

緊急時的救星

衛星網路除了能克服地形上的限制,也是災難、戰爭來臨時重要的資源。其中一個例子就是今年(2022年)224日起俄羅斯發起的軍事入侵。由於擔心俄羅斯會切斷烏克蘭對外網路(如:海底電纜),烏克蘭副總統米哈伊洛.費多羅夫(烏:Михайло Альбертович Федоров;英:Mykhailo Fedorov)在推特(Twitter)上標註SpaceX執行長伊隆.馬斯克(Elon Musk),希望馬斯克為烏克蘭提供星鏈衛星網路。不到半天,馬斯克就在推特上回覆了這個請求:「烏克蘭的星鏈服務已開通,天線站隨後就到(Starlink service is now active in Ukraine. More terminals en route.)」,短短兩句話,就保證了烏克蘭在面對戰爭時的網路通訊(圖3)。

圖3、抵達烏克蘭的星鏈天線站|來源:Mykhailo Fedorov

 

即便沒有人為破壞,也可能會因為自然因素導致海底電纜被破壞。最好的例子就是今年1月15日的東加海底火山噴發。火山爆發及引發的海嘯不但重創了東加的建築,還破壞了東加唯一的海底光纖電纜,讓東加瞬間失去了大部分的網路連線。就在爆發一個月後,星鏈的技術人員就在東加的鄰國斐濟建造了星鏈專用地面基地台,並開通了東加的星鏈網路服務,讓東加這裡的救難隊及人民恢復網路連線。

做為參考,台灣與15條海底電纜相連接,分別接在宜蘭頭城、新北淡水、新北八里、屏東楓港。而臺灣目前並沒有自己獨有的通訊衛星,只有一個中華電信與新加坡電信分別以38%與62%合資的通訊衛星「中新二號」。如果真有災害、甚至人為因素導致海底電纜被切斷,臺灣是否能維繫對外溝通的管道,值得深思。

 

● 天文觀測的災難

然而雖然星鏈帶來了便利的網路服務,但在天文學家眼裡卻是個災難(圖4)。人造衛星雖然自己不會發光,但卻也能跟月亮等一樣反射太陽光,在天文學家眼裡就是一個又一個的光害污染。有一些甚至亮到連肉眼都可見,這種現象稱作「衛星閃(Satellite flare)」。

4、天鵝座β星,長時間曝光照片,上面一條一條的亮紋可不是流星雨,而是星鏈的衛星所劃過的軌跡|來源: Rafael Schmall [1]

 

「衛星閃」並不是星鏈才有的現象,最早的衛星閃現象是「銥衛星群(Iridium satellite constellation)」所產生的。銥衛星群是另一個通信衛星群,最早的一批是在1997年開始使用,在當時就發現了銥衛星群所產生的衛星閃現象。由於這些衛星是可以控制的,因此在良好溝通下,可以避免干擾天文觀測研究。銥衛星產生的衛星閃甚至還引起天文攝影愛好者的追逐 [7],被稱為「銥閃(Iridium flare)」(圖5)。

5、銥衛星所產生的衛星閃(satellite flare),又稱為銥閃(Iridium flare)|來源: Brocken Inaglory [8]

 

但這一次的星鏈就不一樣了,同樣是會造成反射的衛星,為什麼星鏈會受到天文學家這麼大的抨擊呢?最大的原因就是「數量」。銥衛星群的數量只有不到100個,而星鏈則計畫要發射上萬個!全天上肉眼可見的星星也不過5,600顆而已!雖然馬斯克允諾可以為了天文觀測改變星鏈衛星的分佈,但在衛星數量這麼龐大的情況下,很難真的完全避開。馬斯克也表示接下來會試著減少星鏈衛星反射的光,但就目前嘗試的結果來看,降低的幅度遠遠不夠。

 

● 軍事、太空環境上的威脅

除了天文以外,星鏈也帶來其他的威脅,太空科技往往涉及國防戰略議題。並不是所有人都樂見一堆美國人發射的人造衛星在天上盤旋。雖然其原始目的是商業用途,但會不會轉去美國自己的軍事應用則又是另一個議題。如果是美國陣營的友好國家,或許相對還能感到放心,但若是對立的陣營,想必會感到憂心。就拿俄烏戰爭的案例來說,星鏈不只是提供對外聯絡的網路連線而已,也讓烏克蘭的無人機行動得以進行。

另外,在太空環境中眾多淘汰掉的衛星,如果棄之不理,就會形成「太空垃圾(space debris)」,這也是日益嚴重的問題,尺度10公分大小的碎片在太空中飛行碰撞的威力跟炸彈沒兩樣,可以把其他衛星炸碎,更大的還可能會掉下來成為「隕石」。而現在太空中10公分以上大小的碎片、垃圾多達上萬件!雖然星鏈衛星設計了返回大氣層中燒毀的機制,但能否順利執行也還需要觀察。

 

參考資料/圖片來源:

  1. NOIRLab / Albireo in Cygnus with Starlink Satellites (2022.04.19)
  2. [2]Wikipedia Commons / Submarine cable map umap (2022.04.21)
  3. [3] Jonathan's Space Pages / Starlink Statistics (2022.04.22)
  4. [4] Taipei Times / Chunghwa Telecom eyeing partnership with Starlink (2022.04.20)
  5. [5] Wikipedia / Starlink (2022.04.21)
  6. [6] twitter / Mykhailo Fedorov (2022.04.22)
  7. [7] Catch The Iridium (2022.04.20)
  8. [8] Wikipedia Commons / Comet holmes and iridium flare (2022.04.21)

 

【延伸閱讀】 那不是小行星,那是垃圾

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