徐磊
顯微鏡的發(fā)明,讓我們得以看見微觀世界里的身體衛(wèi)士——腸道細菌,而無人機的民用化讓我們可以從空中獲得全新的視覺體驗。毫無疑問,科技的發(fā)展將人類認(rèn)知的維度不斷拓展,在滿足我們好奇心的同時,也將激發(fā)更大的好奇心。所以,你的好奇心是什么呢?
有限的信號塔
外出游玩時你一定發(fā)現(xiàn)了,在大山里、高鐵上,手機信號經(jīng)常不穩(wěn)定,動不動就與朋友“失聯(lián)”。而那些行駛在茫茫大洋上的輪船就如同與世隔絕。放眼世界,這樣沒有無線網(wǎng)絡(luò)信號的地方還有近70%。
就像運輸電力需要高壓線塔一樣,網(wǎng)絡(luò)信號的覆蓋依靠的是基站信號塔。如同一盞燈照亮的空間是有限的,一座信號塔發(fā)送和接收信號的范圍也是有限的,因此每隔一段距離就要架設(shè)一座塔。那些人煙稀少或者相對偏遠的地方,電力供應(yīng)都有困難,更別說信號塔了。
用衛(wèi)星做基站
為了解決偏遠地區(qū)的通信問題,人類很早就開發(fā)了衛(wèi)星的無線通信功能。生活在大山里的人家架上衛(wèi)星天線,就能收看衛(wèi)視節(jié)目;在野外探險、乘坐遠洋輪船時,攜帶衛(wèi)星電話就能與外界保持聯(lián)系。汶川地震時,救援人員正是靠著北斗衛(wèi)星的短報文發(fā)出了災(zāi)區(qū)的第一手情報。只是,傳統(tǒng)通信衛(wèi)星的數(shù)量有限且造價高昂,僅僅能在有限區(qū)域內(nèi)滿足應(yīng)急通信的需要,想要替代普通網(wǎng)絡(luò)通信還很困難。
把衛(wèi)星連成星座
說出來你可能不信,衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)比5G 信號還普及的時代,可能就要來了。到時候,為你提供網(wǎng)絡(luò)信號的不僅是地面基站,還有太空中的衛(wèi)星基站。因為,人類正準(zhǔn)備把星星一樣多的通信衛(wèi)星送上太空,連成一片片星座。
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),是在離地球較近(400 ~ 1200 千米)的低空軌道上,發(fā)射成千上萬顆衛(wèi)星,就像一個天幕,或一張展開的漁網(wǎng),把地球包裹起來。這樣一來,無論你是在北極看極光,還是在南極看企鵝,走到世界的任何角落都不怕掉線了。
低空軌道,卷起來
你或許聽說過一個詞叫“星鏈”,那正是馬斯克的SpaceX 公司正在建設(shè)的衛(wèi)星星座。憑借著可重復(fù)使用的獵鷹-9 號火箭,“星鏈”已經(jīng)完成了數(shù)十輪次、數(shù)百顆衛(wèi)星的發(fā)射,初步實現(xiàn)了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的局部覆蓋。馬斯克的設(shè)想是在未來幾年發(fā)射上萬顆“星鏈”衛(wèi)星,實現(xiàn)真正的全球聯(lián)網(wǎng)。
目前的太空軌道是誰先占誰使用,為了爭搶有限的空間資源,一場“跑馬圈地”運動如火如荼地上演了。意識到衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在未來的巨大潛力,我國也在這條賽道上快馬加鞭地發(fā)展。
初現(xiàn)端倪的危機
幾萬顆衛(wèi)星在天空中穿梭,將是什么景象?可以預(yù)料,未來我們的外層空間將擁擠無比。2021 年,“星鏈”兩顆衛(wèi)星幾乎要與中國空間站近距離接觸。為保證安全,中國空間站做了緊急規(guī)避,才與“星鏈”擦肩而過。
無論是可能發(fā)生的衛(wèi)星碰撞事故,還是報廢的老舊衛(wèi)星,都會產(chǎn)生大量的太空垃圾。這些殘骸會圍繞地球飛速運行,比子彈還要快,成為巨大的隱患??苹秒娪爸校剀壍里h滿金屬垃圾的景象十分震撼。相信,科學(xué)地規(guī)劃太空軌道的資源,將是人類未來亟須解決的大問題。
課堂內(nèi)外·初中版(科學(xué)少年)2023年4期