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Space X補給火箭,升空後不到三分鐘即爆炸

afore
・2015/07/01 ・822字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 549 ・八年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

無人火箭「獵鷹9號」(Falcon 9)在升空後不到三分鐘就發生爆炸。 source:wiki
無人火箭「獵鷹9號」(Falcon 9)在升空後不到三分鐘就發生爆炸。
source:wikipedia

企業家Elon Musk領導的太空探索科技公司Space X原本計畫在美國當地6月28日發射無人火箭「獵鷹9號」(Falcon 9),將補給品及科學裝備送至國際太空站,卻在升空後不到三分鐘就發生爆炸。

獵鷹9號原先計畫將裝有四噸食物、燃料及科學裝備的「飛龍號」(Dragon)貨運太空船送至國際太空站,在太空站停留一個月後,再將一千四百磅的硬體設備、垃圾等貨物帶回地球。在升空之前一切正常,火箭的九具推進器在升到高度27英里時也都正常運作;但升空兩分多鐘後,感測器感測到火箭的液氧罐出現壓力過高的現象。獵鷹9號最後於當地上午十點半爆炸解體,並墜毀於大西洋中。

過去十個月以來,已經有三架原訂將補給品送至國際太空站的火箭發射失敗。目前共有三名太空人仍駐紮在該太空站中,兩位是俄羅斯籍的太空人Mikhail Kornienko和Gennady Padalka,一位是美國籍的Scott Kelly。

NASA表示,這幾位太空人手中的物資能夠讓他們再撐上四個月,之後也相繼會有來自日本、俄羅斯的火箭運送補給物資過去。

NASA署長Charles Bolden表示,對於這起火箭爆炸事件,他們也感到非常沮喪。他說NASA會與Space X密切合作,以查明事發原因並找到解決之道,讓其餘火箭能夠順利升空。

在獵鷹9號已執行的十九次發射中,這是它的第一起失敗紀錄。其所屬的公司Space X近期才獲得美國空軍認證,讓Space X能夠發射軍用衛星。Space X一直以來也都在與波音(Boeing)公司競爭,挑戰成為第一間將載人火箭成功送上太空的民營公司。

這次的發射失敗可能會讓美國國防部在國會中面臨極大的挑戰,而且可以想見的,Space X的競爭對手肯定也會針對此事件大做文章。

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一閃一閃亮晶晶,滿天都是人造衛星
EASY天文地科小站_96
・2021/04/21 ・3294字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 546 ・八年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

  • 文/林彥興|現就讀清大理學院學士班,EASY天文地科團隊總編輯

Starlink 是 SpaceX 正在組建中的全球衛星網路系統。從於 2019 年底至今不到一年半之內,SpaceX 就已經進行了超過 23 次 Starlink 衛星發射 (2021.04.12)。若是加上之前的幾批原型機,Starlink 的總發射數已接近 1600 顆,遠遠超越歷史上所有的衛星星座[註一]系統。但規模龐大的 Starlink 計畫在提供全球高速衛星網路的同時,也對近地軌道的環境,以及原本黑暗的夜空造成難以忽視的重大影響。其中,又以天文學家與天文攝影愛好者們受害尤其嚴重。而且,在可預見的將來,還會有更多企業投入近地軌道衛星網路的競賽。如何在讓世界更加緊密的衛星網路,以及珍貴的夜空和軌道環境之間取得平衡,值得所有人持續關注與理解。

SpaceX Starlink-1 任務。圖/SpaceX

Starlink 的存在價值:為什麼我們需要衛星網路?

對大多數的台灣人來說,網路並不是太稀罕的東西。因為我們的網路基礎建設相當完善,電信公司的光纖網路、無線基地台、Wifi 分享器在生活周遭隨處可見。甚至在高山或海邊的風景區,只要不是完全裊無人煙,也常常有不錯的訊號。我們早已習慣天天上網、逛臉書、滑 IG、打卡、發宵夜文,甚至許多人的工作與學習,都仰賴穩定而高速的網路。

但世界上並不是每個地方都如此。多數國家的網路基礎設施都遠不如台灣完善,全球約有半數的人口處於沒有網路可用的狀態。想要在合理的成本下,將網路的服務範圍擴張到深山、沙漠、大洋等地相當不容易。

那如果用衛星作為網路的節點呢?這樣不就可以不受地理易達性的限制,讓全世界所有角落都有網路可以用了嗎?沒錯,這正是 Starlink 所希望達到的目標。他們希望在近地軌道上建立起覆蓋全球的衛星通訊網路服務。而且為了讓 Starlink 系統的資料傳輸速度與延遲能夠和一般的地面電信公司競爭,他們計畫將超過 12000 顆通訊衛星[註二]部署在 500 至 1300 公里之間的多個軌道殼層上。

12000 顆衛星很多嗎?非常的多!這個衛星數量不僅遠超過以往任何衛星星座,甚至是人類發射過的衛星總數都大約只有 9000 顆而已。足見 SpaceX 的野心之龐大。這種覆蓋全球的衛星網路,有可能可以造福全球數十億無法上網的人,讓他們能夠享受到網際網路帶來的教育、資訊、娛樂等重要資源。

自 2019 年 11 月 11 日至今的約一年半內,SpaceX 每隔幾週就發射一次 Starlink,一次發射會送 60 顆衛星進入軌道。僅僅三次發射之後,SpaceX 就已經成為地表最大的衛星操作者;23 次發射之後,軌道上運作中的衛星已有六成都是 Starlink。

2021.04.11 Starlink 實時位置 3D 圖。可以上Starlink – dynamic 3D orbit display親自玩玩。
圖/Heavens above

從 2020 年年中開始,Starlink 開始在北美地區進行測試,並表現出下載速度 50 – 150 Mbps,延遲 20 – 40 ms 的不俗性能,雖然價格略微昂貴,但仍受到不少偏遠郊區使用者的推崇。推薦大家親自上 Youtube 上看看那些數量龐大的測試影片,了解使用者們的想法。最近(2021.04)更看到多則實測 200 Mbps 下載速度的新聞,且服務範圍也擴展到英國、德國、澳大利亞、紐西蘭等地,發展非常迅速。人們相信,這種覆蓋全球的衛星網路,將有潛力把珍貴的網路,以及其附帶的教育、娛樂等資源,帶給全世界的人。

Starlink 的環境影響:光害與壅塞的近地軌道

這樣的願景雖然美好,然而發射如此大量衛星,卻造成了許多未曾被重視的環境問題,讓 Starlink 自從建構之初就飽受各方爭議。

第一個引爆點是 Starlink 的光害問題。相信關注太空議題有一陣子的朋友,都有看過一整排 Starlink 衛星像一排閃亮的星際火車一般橫越夜空、毀掉天文觀測的照片或影片。雖然這些影片往往都拍攝於衛星剛發射時,正式運行中的衛星因為軌道高度較高,並不會如此之亮,但卻足以激起天文界對於這項計畫的反彈。對像是薇拉.魯賓天文台(Vera C. Rubin Observatory)、史維基瞬變探測器(Zwicky Transient Facility)等大面積、高頻率的巡天觀測計畫影響尤其嚴重。當然,天文學家可以藉由各式各樣的演算法消除掉這些衛星通過的光跡,但是這不僅會增加資料處理的困難度,也可能降低觀測資料的品質。

另外,1979 年國際天文聯合會(IAU)定義,光害小於夜空自然亮度的 10% 處,才是適合建造專業天文台的地方。但在三月底發表於英國皇家天文學會月報的一篇專題討論中,研究人員估算了軌道上的衛星反射陽光而貢獻的背景亮度,發現竟然很可能已經超過了這個標準。衛星造成的光害嚴重性可見一斑。還有,作為通訊衛星,Starlink 會不斷發出強烈的無線電波,雖然已經刻意將通訊頻段與觀測頻段錯開,但是仍會對電波望遠鏡造成影響。相關報導可見這篇

針對這些影響,一個常被提出的觀點是:既然 SpaceX 已經降低前往太空的門檻,為什麼不把望遠鏡都搬上太空,就沒這個問題了?但站在天文學家的立場,即使發射的成本降低,設計與建造一座太空望遠鏡仍是相當昂貴的。地面望遠鏡在建造技術的成熟度、維修升級的方便性等方面,還是有著太空望遠鏡無法企及的優勢。因此在可預見的未來,地面望遠鏡仍然會是天文學的重要支柱。

Starlink 衛星群通過望遠鏡的視野中。
圖/ CTIO, NOIRLab, NSF, AURA and DECam DELVE Survey

除了光害之外,將如此大量的衛星置於近地軌道之中,也讓近地軌道變得更加擁擠,衛星與太空垃圾之間的碰撞機率也隨之提升。2019 年 9 月,歐洲太空總署的埃俄羅斯氣象衛星為了閃避 Starlink-44 而調整軌道,就是一個著名的例子。其實,衛星為了閃躲太空垃圾和其他衛星而改變軌道是相當常見的事,但當軌道變得越來越擁擠,如何快速與正確的監控軌道上的物體、計算可能的危險碰撞,並即時與其它衛星公司協調讓衛星改變軌道等工作,就變得越來越困難且重要。

SpaceX 的努力:如何降低衛星的負面影響

值得慶幸的是,面對 Starlink 帶來的負面影響,SpaceX 並沒有兩手一攤、充耳不聞。從 2019 年開始,SpaceX 就與各領域合作設法降低衛星星座的影響。比如為了解決衛星的光害問題,SpaceX 曾嘗試把衛星塗黑、加裝遮陽板、改變衛星姿態等方式來降低衛星產生的光害。在埃俄羅斯衛星事件之後,SpaceX 也改進了他們的衛星控制系統,以更好的避開可能的撞擊。

Starlink-L7 任務中,一顆衛星特別加裝了遮陽板降低天線造成的反光。圖/SpaceX

享受便利與資源的同時,也要取得環境保護的平衡

無庸置疑的,Starlink 已經是史上規模最龐大的衛星系統。

而且無論你是否認同它的價值,可預見的未來 SpaceX 幾乎不可能放棄這項重要的生財工具。而且除了 SpaceX 之外,還有 OneWeb、LeoSat、Project Kuiper、鴻雁、虹雲等近十個計畫已被提出或正在建置,預計都會成為至少上百顆衛星的大型衛星星座。這些衛星網路擁有造福全世界人類的潛力,尤其是讓身處基礎設施不發達處的人們,享受到網際網路帶來的豐富資源;但另一方面,龐大的衛星也帶來嚴重的光害與太空垃圾問題,衝擊未來的太空發展與科學研究。如何在讓世界更加緊密的衛星網路,以及珍貴的夜空和軌道環境之間取得平衡,值得所有人持續關注、討論與理解。

註解

  1. 衛星星座(Satellite Constellation)是由多個衛星組成且一起工作的系統。比如 GPS 導航衛星就是由 24 顆衛星所組成的衛星星座。
  2. 基於各種政治問題,Starlink 的計畫部署總量仍有相當的變化空間。這邊採用相對保守的、已被核准多年的 12000 顆。

延伸閱讀

  1. https://hchsastronomy.blogspot.com/2020/01/starlink.html
  2. 【時事新聞】Starlink-1 升空一週年
  3. Study finds nowhere on Earth is safe from satellite light pollution
  4. SpaceX Starlink coverage map: When will it be available in my area?
  5. Starlink And Its Impact On Astronomy
  6. Starlink already threatens optical astronomy. Now, radio astronomers are worried
  7. SpaceX’s Dark Satellites Are Still Too Bright for Astronomers
  8. How to better manage space traffic: Aeolus/Starlink encounter shows emails and late-night phone calls no longer cut it
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EASY天文地科小站_96
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EASY 是由一群熱愛地科的學生於 2017 年創立的團隊,目前主要由研究生與大學生組成。我們透過創作圖文專欄、文章以及舉辦實體活動,分享天文、太空與地球科學的大小事

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【特輯】大吉大利今晚福七!關於福衛七號你要知道的七件事!
PanSci_96
・2019/06/24 ・1523字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 528 ・七年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

2019/6/25 10:00 編按:大家引頸期盼的福衛七號終於要升空啦!福七預計於美東時間 24 日至 25 日凌晨間(即台灣時間 25 日下午)發射升空,對於即將飛向宇宙浩瀚無垠的它,你了解多少呢?

發射直播頻道這邊請:

小知識一:福衛七號其實是一個星系

這次升空的福衛七號並不只是一顆衛星,事實上,它一共有六顆衛星,會在離開地球之後進行部屬,在太空形成一個星系,讓觀測可以同時覆蓋地球各個區域。如此一來,它們的合作便能提供我們即時而完整的三維觀測資料。

小知識二:其實福衛七號本來有更多衛星

你覺得六顆衛星聽起來已經很多了嗎?原本福衛七號計畫可是有雙倍的量呢。在最初的規劃中,共有 12 枚任務衛星,再加上 1 枚國家太空中心自主研製的衛星,分兩批發射,並以不同角度蒐集。

可惜的是,由於福七是由我國國家太空中心 (NSPO) 與美國國家海洋暨大氣總署 (NOAA) 共同執行的計畫,第二組衛星的經費未順利編入美方預算,最後在雙方決議下,決定不執行福衛七號第二組六枚衛星星系。

  • 關於那些無緣的小夥伴們:

http://pansci.asia/archives/flash/128633

小知識三:福七坐的是目前地表最強火箭

我們做好了衛星後,要怎麼把它放上太空呢?正確答案就是:火箭!火箭就像是一台超級大的空中巴士,要靠它才能將各個衛星「旅客」給載進太空。

那麼,這次福七要坐哪一艘火箭進入太空呢?它的交通工具是大名鼎鼎的 Space X 公司所製造的獵鷹重型 (Falcon Heavy)。這個火箭是目前世界上擁有最大推力的運載火箭,同時,為了呼應現在日漸高升的環保意識、避免製造更多無用的太空垃圾,這個火箭被設計成可回收式,若能成功回收,便能大幅降低製造成本。

  • 獵鷹重型 (Falcon Heavy) 火箭發射模擬動畫:

小知識四:這次有許多同伴跟福七一起升空

既然坐在這麼大的火箭上,咱們福七當然不會是孤單一人上太空囉。

這次會和福七一起升空的有宛如變形金剛的 Oculus-ASR 衛星、雙星計畫 Prox 1、實驗性質的海軍衛星 NPSAT-1、軌道試驗床 Orbital Test Bed 衛星、輕薄短小的廉價太空望遠鏡獵鷹 7 號、綠色燃料衛星計畫 GPIM,以及示範和科學實驗衛星 (Demonstration and Science Experiments, DSX) 等等。

  • 每個小夥伴都有各自的任務,彼此之間也充滿差異,想知道更多它們的故事,往這裡走:

小知識五:福衛七號是要接棒福三

說了這麼多,到底為什麼我們要大費周章地送福七上太空呢?這是因為原本用來蒐集資料的福三已經有幾顆衛星連不上訊號了QQ 影響了資料的蒐集。

說到這福三啊,可是台灣的國民外交英雄呢!因為它利用了「掩星觀測技術」來蒐集溫度、壓力和水氣等等資訊,在它服役期間,有超過 80 個國家、3000 多個科學家及氣象單位使用了福三的資料庫,對於各地的氣象研究做出了重要的貢獻。

  • 更多關於福三的奮鬥史:

小知識六:福七或許能讓颱風預報提早

福衛七號號稱「太空中精準溫度計 2.0」,最主要的任務便是為我們蒐集各種氣象資訊。國家太空中心推估福七可提升氣象預報準度 10%。這是什麼意思呢?這表示很多預測都將更準確、甚至更提前。像是三天後的颱風預報,便可以前推 7.2 小時,在颱風還未接近陸地前就能更早預測出它接近台灣所可能造成的影響狀況。

小知識七:正式發射前,要提早兩個月到美國準備

為了確保任務順利完成,福衛七號早早便抵達美國進行準備,期間不僅要測試衛星功能及推進系統,也需要在此時裝填燃料並且進行飛行軟體的設定。

此外,要確認它跟火箭是否能夠相合,則有「機械容積驗證」、「衛星質量特性量測」和「電磁相容測試」,更要通過重要的「衛星分離爆震測試」測試,以確認在福七離開火箭時,分離裝置能否成功引發火藥、使衛星順利脫離火箭分配轉接環。

  • 想知道更多關於升空前的準備,歡迎參考:
  • 本文改寫自各段落引述之文章
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Space X補給火箭,升空後不到三分鐘即爆炸
afore
・2015/07/01 ・822字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 549 ・八年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

無人火箭「獵鷹9號」(Falcon 9)在升空後不到三分鐘就發生爆炸。 source:wiki
無人火箭「獵鷹9號」(Falcon 9)在升空後不到三分鐘就發生爆炸。
source:wikipedia

企業家Elon Musk領導的太空探索科技公司Space X原本計畫在美國當地6月28日發射無人火箭「獵鷹9號」(Falcon 9),將補給品及科學裝備送至國際太空站,卻在升空後不到三分鐘就發生爆炸。

獵鷹9號原先計畫將裝有四噸食物、燃料及科學裝備的「飛龍號」(Dragon)貨運太空船送至國際太空站,在太空站停留一個月後,再將一千四百磅的硬體設備、垃圾等貨物帶回地球。在升空之前一切正常,火箭的九具推進器在升到高度27英里時也都正常運作;但升空兩分多鐘後,感測器感測到火箭的液氧罐出現壓力過高的現象。獵鷹9號最後於當地上午十點半爆炸解體,並墜毀於大西洋中。

過去十個月以來,已經有三架原訂將補給品送至國際太空站的火箭發射失敗。目前共有三名太空人仍駐紮在該太空站中,兩位是俄羅斯籍的太空人Mikhail Kornienko和Gennady Padalka,一位是美國籍的Scott Kelly。

NASA表示,這幾位太空人手中的物資能夠讓他們再撐上四個月,之後也相繼會有來自日本、俄羅斯的火箭運送補給物資過去。

NASA署長Charles Bolden表示,對於這起火箭爆炸事件,他們也感到非常沮喪。他說NASA會與Space X密切合作,以查明事發原因並找到解決之道,讓其餘火箭能夠順利升空。

在獵鷹9號已執行的十九次發射中,這是它的第一起失敗紀錄。其所屬的公司Space X近期才獲得美國空軍認證,讓Space X能夠發射軍用衛星。Space X一直以來也都在與波音(Boeing)公司競爭,挑戰成為第一間將載人火箭成功送上太空的民營公司。

這次的發射失敗可能會讓美國國防部在國會中面臨極大的挑戰,而且可以想見的,Space X的競爭對手肯定也會針對此事件大做文章。

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Space X獵鷹9號的奇幻漂流
afore
・2015/12/06 ・974字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 489 ・五年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

Space X獵鷹9號的殘骸在海中漂流14個月後,落腳在英國錫利群島。 source:Business Insider
Space X獵鷹9號的殘骸在海中漂流14個月後,落腳在英國錫利群島。 source:Business Insider

任職於雷斯科船務公司(Tresco Boat Services)的湯瑪斯(Joseph Thomas),今年感恩節在英國錫利群島(Isles of Scilly)的海岸邊撿到一份大禮─Space X無人火箭「獵鷹9號」(Falcon 9)的殘骸。

一開始,湯瑪斯和他的夥伴們還搞不清楚這個長十公尺、寬四公尺、覆蓋滿鵝頸藤壺的龐然大物是什麼。湯瑪斯說:「海面都是藤壺,一開始我還以為那是一隻死鯨魚,而鳥兒正在分食牠的屍體。」他們把這個物體上的藤壺撥掉一些後,發現上面的美國國旗。錫利群島距英國本島的西南端有30英里遠,很顯然,這個大型金屬物體已在海面上漂流了很長一段距離。

接著,他們撥掉更多藤壺,結果看到了Space X的著名標誌。這時,他們才知道,眼前的這個物體正是Space X獵鷹9號的一部分,但他們不知道這個火箭殘骸是屬於哪一項飛行任務。

在場的其中一人,杜魯斯(James Druce)轉而上網求救。杜魯斯將火箭殘骸的照片發布到網路上後,一群Space X粉絲馬上集結起來,一起推論這個殘骸可能出自哪項任務。由於火箭上的美國國旗和獵鷹9號的標誌仍非常明顯,也幫他們省掉不少麻煩。

經過比對過去三年來十幾項獵鷹9號的飛行任務,並仔細觀察不同火箭的標誌後,他們發現這個火箭殘骸應該來自於Space X在2014年9月21日,於佛羅里達卡納維拉爾角空軍基地發射成功的CRS-4任務,也就是說,這片殘骸已經在海上漂流了14個月!

這是Space X第四度利用無人火箭,把補給品送至國際太空站。這片殘骸是火箭的級間模組,負責連接火箭的第一和第二階段。Space X已和美國航太總署(NASA)簽屬合約,這支火箭當時負責把第一台3D印表機和20隻老鼠送至太空,這些老鼠將被拿來研究生活在太空中,對哺乳類動物的長期影響。

哈佛-史密松天體物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的天文學家麥克道威爾(Jonathan McDowell)表示,許多專家也認為,依火箭殘骸的大小和標誌判斷,這片殘骸應該屬於CRS-4任務。

麥克道威爾說:「所有高手都齊聚一堂、仔細比對這些細節,我們很確定這是在2014年9月發射的火箭,這支火箭當時成功將補給品送至太空站。」

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泛科學特約編譯作者。一個很容易臉紅的女生,最想去的國家是印度。