网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

地球轨道已有 1.6 万颗卫星,到2030年,预估可达10 万颗……

0
分享至

设置星标★关注,从此你的世界多点科学~


你知道有多少颗卫星绕着地球转吗?

截至今年10月,共有约1.6万颗人造地球卫星在轨,为全球各类业务提供支持,包括GPS导航、气象预报、金融业务、应急服务以及互联网通信等。

不过,同时也应看到,1.6万已是个拥挤的数字,而鉴于每隔数周就会有数十颗新卫星发射升空,保守的预测者判断,到2030年,绕地卫星数量将达到令人震撼的6万颗——更激进些的预估则认为突破10万并非难事。

卫星数量猛增带来一项重大挑战:针对日益拥挤的轨道环境,人类该如何在保障卫星持续稳定工作的同时,又做好安全管控?AI又可以从哪些方面、以怎样方式支持人类管理太空交通?

拥挤轨道的风险不难想象。一方面,大型卫星星座会加重光污染,也会干扰天文观测与夜空环境。另一方面,卫星越密集,“轨道交通”越繁忙,发生碰撞的概率越高,空间碎片也越积越多。

在最坏情况下,太空碎片会引发失控连锁反应,即所谓的“凯斯勒综合征”(Kessler syndrome):大量碎片如云层般笼罩着地球轨道,导致轨道无法使用,人类再也无法发射卫星或开展其他太空任务。

即便尚未发展到碎片云灾难,卫星一旦老化或受损失效,也会成为安全隐患。它们可能与其他物体相撞,或不受控制地重返大气层。

这就引出一个现实难题:卫星没法简单地被带回地球维修,地球上的人类该如何维护数万颗远在数百公里高空的航天器?


卫星无法永久服役

今年3月,美国宇航局(NASA)的一颗大型卫星失控并再入大气层,这让卫星维护问题受到更多关注。

美国太空军(US Space Force)方面证实,该航天器的再入点位于东太平洋上空。NASA预计,卫星的绝大多数部件会在再入过程中烧毁,可能有一小部分幸存。

除了全球媒体报道和大众关注,行业专家也聚焦此次事件,努力追踪卫星坠落轨迹,估算碎片潜在落点——毕竟,说不定哪天就有块大型碎片落到人口稠密地区。

上述事件警示我们:卫星的工作寿命并非无限,它们也会像飞机和汽车那样老化、损坏,也会经历电池性能衰减、电子元件磨损,还要承受严酷太空环境持续造成的损耗。

但不同于飞机汽车的是,我们无法把卫星送入维修车间。

卫星一旦发射入轨,就要在极强辐射、剧烈温差以及持续机械应力下运转。在轨维修虽然具备技术可行性,但成本高昂,实际应用寥寥无几。

如何保障卫星“健康运行”?

目前,对卫星健康状况的监测在地面进行。

工程师会接收源源不断的遥测数据,从中查看电池性能、设备温度、功耗以及星载系统的各项状态。通过分析数据,可以寻找到故障预警信号。

上述模式几十年来都行之有效。但随着卫星星座数量从几十颗增长到数百甚至数千颗,旧方法越发难以为继,地面操作人员能够同时处理的信息规模有其上限。

人工智能或可解决困境。研究人员正探索如何借助AI,在卫星设备退化至遭遇毁灭性故障前识别出早期迹象。

以电池为例,卫星的电池类似智能手机和电动汽车的,其性能会随时间逐步衰减,若能及早检测出这种性能退化,地面操作人员或可调整卫星的工作模式,延长其工作寿命,规避突发故障。

实现调整的方式是向卫星发送新指令,例如降低高功耗任务的运行频次,调整数据处理与传输时机,或将非核心系统设置为待机模式。那么,具体如何检测退化问题呢?

今年4月,澳大利亚天主教大学的人工智能专家托尼·简(Tony Jan)最近提出一种利用AI维护卫星电池的方法。根据文章介绍,研究团队基于NASA公开的卫星电池数据,通过机器学习识别电池老化特征、预判设备未来性能。类似的预测性维护系统在飞机、风电场和制造工厂中已有应用。

卫星之间可以互相学习

简教授等人的技术方案还引入了联邦学习(federated learning)。

传统机器学习模式下,会有海量卫星数据被传回地球做分析,而这耗费大量时间、带宽和能源。联邦学习则另辟蹊径:单颗卫星不必持续回传每一份原始数据,而能基于自身数据,从自身经验中“学习”,并将有用的分析结论共享给其他卫星或者地面系统。

简单来说,联邦学习模式下的卫星,可以彼此助力、互相成就,更好地识别潜在故障。长期来看,这套技术方案有望支持大型卫星网络持续进行自我监测。

当然,新技术仍存在明显局限。

一方面,人工智能无法防范每一次卫星故障,也难凭一己之力消除太空垃圾或解决轨道拥挤问题。

另一方面,预测模型需要大量测试,比如基于历史卫星数据、故障场景模拟和实验室电池实验的验证工作;通过测试,才可放心将模型应用于在轨卫星。

此外,任何自主决策系统必须具备足够可靠性,以胜任那些安全上不容有失的应用场景,与此同时始终处于人类监管之下。

新时代航天事业的未来重大挑战,不只是再发射十万颗卫星,更要确保卫星足够智能,有能力监测自身状况、及早发现问题,从而支撑太空服务安全、可靠、持续地运行。

资料来源:


《世界科学》杂志版在售中 欢迎订阅

月刊定价

15元/期

全年订阅价

180元

点击左侧图片或以下方订阅方式选购

方式一:

扫描二维码,“杂志铺”(第三方平台)订阅有折扣~

方式二:

全国各地邮局订阅 邮发代号:4-263

方式三:

机构订阅,请拨打

021-53300839;

021-53300838

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
男子肿瘤指标飙升,但胃肠镜、腹部CT等结果均未见异常,原因竟然是每天吃海参,医生提醒:灵芝孢子粉、冬虫夏草等保健品或诱发指标升高

男子肿瘤指标飙升,但胃肠镜、腹部CT等结果均未见异常,原因竟然是每天吃海参,医生提醒:灵芝孢子粉、冬虫夏草等保健品或诱发指标升高

极目新闻
2026-11-01 22:44:42
DeepSeek 公布 Super Agent 架构;苹果超越英伟达,重回市值第一;传 Meta 与傅利叶打造 Muse 机器人

DeepSeek 公布 Super Agent 架构;苹果超越英伟达,重回市值第一;传 Meta 与傅利叶打造 Muse 机器人

极客公园
2026-11-01 08:36:31
最大帮手现身?难怪伊朗越来越强硬,先进战机已敲定,只欠收货

最大帮手现身?难怪伊朗越来越强硬,先进战机已敲定,只欠收货

风干迷茫人
2026-11-02 22:57:11
单季利润暴增 10 倍:存储五巨头首次全面超越美国五大科技公司

单季利润暴增 10 倍:存储五巨头首次全面超越美国五大科技公司

TechWeb
2026-11-02 11:24:05
徽剑案最瘆人细节:主犯分了40万赃款,却请全国优秀刑辩律师,出场费动辄上百万,一个底层打手的钱从哪条黑链来?

徽剑案最瘆人细节:主犯分了40万赃款,却请全国优秀刑辩律师,出场费动辄上百万,一个底层打手的钱从哪条黑链来?

秋风妃
2026-11-02 20:44:09
前TVB男星在广东中山被偶遇,目前已经不拍戏,专注做饮食生意

前TVB男星在广东中山被偶遇,目前已经不拍戏,专注做饮食生意

笑饮孤鸿非
2026-11-02 18:40:06
红果短剧,正在悄悄透支整整一代人的未来。

红果短剧,正在悄悄透支整整一代人的未来。

老陆不老
2026-10-22 05:10:02
CCTV16直播连津大战!冯博轩捂脸走出机场,宋岳不停赛,德尔加多等官宣

CCTV16直播连津大战!冯博轩捂脸走出机场,宋岳不停赛,德尔加多等官宣

刀锋体育
2026-11-02 17:32:06
儿子去世留下70平和120平两套拆迁房,七旬老太自愿放弃全部继承权,只求“终身独居小套房屋”,儿媳不同意老人独占,法院判了

儿子去世留下70平和120平两套拆迁房,七旬老太自愿放弃全部继承权,只求“终身独居小套房屋”,儿媳不同意老人独占,法院判了

扬子晚报
2026-11-02 07:42:32
日本人早已看透:一旦中日真开战,中国根本不是只打眼前这一仗

日本人早已看透:一旦中日真开战,中国根本不是只打眼前这一仗

阿芒娱乐说
2026-10-21 07:59:10
利好来了!刚刚,全线拉升!美伊谈判,传来大消息

利好来了!刚刚,全线拉升!美伊谈判,传来大消息

证券时报
2026-11-02 19:00:20
2026年结束前,一旦我国房贷利率跌破1%,90%购房者恐将面临这5大厄运!

2026年结束前,一旦我国房贷利率跌破1%,90%购房者恐将面临这5大厄运!

新国学文化
2026-10-28 14:08:30
马斯克还要威胁限速星链吗?乌军工不屑已经开始硬刚!

马斯克还要威胁限速星链吗?乌军工不屑已经开始硬刚!

今观天下
2026-11-02 09:03:36
加密货币世纪大劫案幕后黑手,是拥有众多臭名昭著记录的朝鲜黑客组织“TraderTraitor”。

加密货币世纪大劫案幕后黑手,是拥有众多臭名昭著记录的朝鲜黑客组织“TraderTraitor”。

凡人学电脑
2026-11-01 22:08:21
广东爆冷遭逆转惹众怒,多位媒体人发声,矛头对准亚帅:心太大了

广东爆冷遭逆转惹众怒,多位媒体人发声,矛头对准亚帅:心太大了

萌兰聊个球
2026-11-02 22:31:09
少女妈和赵小刀的恩怨!

少女妈和赵小刀的恩怨!

八卦疯叔
2026-10-28 10:12:17
断电断油、吃不上肉!被美国封锁60年的古巴,最终向现实低头

断电断油、吃不上肉!被美国封锁60年的古巴,最终向现实低头

白浅娱乐聊
2026-11-02 14:24:42
著名诗人宁宇逝世,享年91岁

著名诗人宁宇逝世,享年91岁

澎湃新闻
2026-11-02 10:46:29
订婚宴前夕,未婚妻当众和初恋搂抱亲吻,我摘下婚戒甩她脸上扭头就走,后来得知她后悔得天天哭,我连眼皮都没抬

订婚宴前夕,未婚妻当众和初恋搂抱亲吻,我摘下婚戒甩她脸上扭头就走,后来得知她后悔得天天哭,我连眼皮都没抬

晓艾故事汇
2026-10-01 11:14:09
109-112!广东主场爆冷遭青岛逆转,创29年最差开局,想杜锋了吧

109-112!广东主场爆冷遭青岛逆转,创29年最差开局,想杜锋了吧

萌兰聊个球
2026-11-02 22:04:42
2026-11-03 03:27:00
世界科学 incentive-icons
世界科学
《世界科学》编辑部运营账号
1982文章数 26971关注度
往期回顾 全部

科技要闻

连AI都有领导了!DeepSeek让它们自己抢活干

头条要闻

外籍男子凌晨突然被中国警察叫醒 原因引起关注

头条要闻

外籍男子凌晨突然被中国警察叫醒 原因引起关注

体育要闻

24岁老秀:说最狂的话,打最勇的球

娱乐要闻

宋慧乔首次公开离婚真相,原因心酸

财经要闻

央行:股票回购增持再贷款利率降至1%

汽车要闻

百万超跑同款悬架? 第二代海豹07野心不小

态度原创

艺术
手机
游戏
亲子
公开课

艺术要闻

17幅 日本当代写实油画家作品

手机要闻

iPhone Duo开售一周黄牛亏懵了 商户:黄牛做折叠屏全部都亏

《湮灭之潮》核聚变试玩报告:羽翼丰满"/> 主站 商城 论坛 自运营 登录 注册 简体中文 简体中文 English 《湮灭之潮》核聚变试玩报告...

亲子要闻

弟弟吃饱了饭现在有的是力气和手段

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版