又是一個(gè)推送話題……#星鏈能攔截洲際導(dǎo)彈嗎#

能問出這種莫名恐慌的話題的人可以說是一丁點(diǎn)的軌道原理知識(shí)都沒有?；貞?yīng)這種話題，權(quán)當(dāng)“治病救人”了。不過今天的內(nèi)容還是有那么一點(diǎn)點(diǎn)很多其他文章沒有的內(nèi)容，咱們就詳細(xì)說說：

星鏈（Statlink）本質(zhì)上是一組低軌道中繼通信衛(wèi)星，雖然目標(biāo)是發(fā)射3萬顆，但是目前的發(fā)射進(jìn)度還沒有完成。

先說下基本的星鏈計(jì)劃與發(fā)射進(jìn)度。星鏈（Starlink）是一個(gè)分層的近地軌道（LEO）通信星座，第一期工程按“殼（shell）”來布署：高度集中在 540–570 km 左右，傾角分布約 53°、70°、97.6° 等，第一期單殼規(guī)模幾百到一千多顆（例如第一殼 550 km、傾角 53°，計(jì)劃 ~1584 顆）。

到了星艦真正建成的時(shí)候，可以大量投放衛(wèi)星之后，星鏈衛(wèi)星會(huì)分布在340km、550km和1150km，總數(shù)會(huì)達(dá)到29988顆。

因?yàn)樾擎準(zhǔn)敲裼眉夹g(shù)，因此W君這里的數(shù)據(jù)更新比較慢，到2024年年底，SpaceX已經(jīng)發(fā)布了6764枚星鏈衛(wèi)星，其中部署完成的其實(shí)只有1700枚。

這里有兩個(gè)新概念，第一“殼（Shell）”是什么，第二為什么發(fā)射了6764枚，但真正才部署了1700枚？

“殼（Shell）”這個(gè)詞，其實(shí)就是軌道層的意思。Starlink 并不是隨便往天上扔幾千顆衛(wèi)星就完事，而是把衛(wèi)星分成幾組軌道層，每一層的高度和傾角都差不多。這樣做的好處是便于統(tǒng)一調(diào)度和覆蓋，比如 53° 傾角的殼主要負(fù)責(zé)中低緯度用戶，97.6° 的殼則能覆蓋到極地地區(qū)。你可以把“殼”想象成一棟樓的樓層，每層都擺放著一圈路燈，照亮不同的地面范圍。

至于“發(fā)射了六千多顆，為什么實(shí)際只部署了一千七百顆”，這里面有幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

首先，發(fā)射數(shù)和部署數(shù)不是一回事。一顆衛(wèi)星從離開火箭整流罩到真正算作服役，要經(jīng)歷軌道提升、相位調(diào)整、硬件測(cè)試和聯(lián)網(wǎng)驗(yàn)證，這個(gè)過程可能要數(shù)周甚至數(shù)月。所以很多剛發(fā)上去的衛(wèi)星還在“搬家”和“體檢”，不能算到正式部署里。

其次，退役和失效會(huì)把數(shù)字拉低。有些衛(wèi)星是早期試驗(yàn)批次，壽命短或者直接主動(dòng)脫軌，還有少數(shù)發(fā)射失敗或早早報(bào)廢。統(tǒng)計(jì)發(fā)射數(shù)時(shí)，這些都在內(nèi)，但算部署數(shù)時(shí)，它們自然被剔除。

再者，不同代際和不同殼的衛(wèi)星混雜在一起。Starlink 已經(jīng)在測(cè)試第二代衛(wèi)星和更高軌的方案，所以總發(fā)射數(shù)里包含了不屬于第一期殼層的部分?？瓷先ァ皵?shù)以千計(jì)”，但如果只算 Phase 1 某個(gè)殼里的正式成員，數(shù)量就會(huì)銳減。

最后，激活節(jié)奏也受監(jiān)管和市場影響。有些衛(wèi)星即便到位了，也可能因?yàn)轭l譜許可、地面站建設(shè)不足或市場需求暫緩而沒有立即啟用。于是，它們出現(xiàn)在“已發(fā)射”一欄，卻還沒計(jì)入“已部署”。

不過咱們不用太糾結(jié)這件事，咱們姑且先按照已經(jīng)發(fā)射上去的星鏈衛(wèi)星總數(shù)來做一個(gè)計(jì)算，大致的估算一下星鏈衛(wèi)星之間的距離。也就是星鏈軌道網(wǎng)的“網(wǎng)格密度”。

這樣算一下，我們把現(xiàn)在的6764枚衛(wèi)星先攤在550km高度的軌道上均勻分布，這個(gè)計(jì)算很簡單計(jì)算一下這個(gè)軌道上的表面積就可以了：地球的平均半徑為6371km，軌道高度為550km，這樣這個(gè)球體的表面積，如果球面上有 N 顆衛(wèi)星，那么每顆“平均責(zé)任面積”大約是 A/N，對(duì)應(yīng)的特征間距（可把它理解為網(wǎng)格的“步長”）近似這個(gè) s 給的是“表面大圓距離”的量級(jí)直覺——并不是最近鄰的嚴(yán)格統(tǒng)計(jì)學(xué)均值，但足夠用來判斷密度。

我們把6764帶入N就可以看到S=298km，這就是說一枚衛(wèi)星需要看住周圍半徑298km的區(qū)域。其實(shí)哪怕是3萬顆衛(wèi)星全在軌部署完成到550km的軌道上，也需要每枚衛(wèi)星看住142km半徑的區(qū)域。

這幾個(gè)數(shù)字是什么意思？它告訴你一個(gè)樸素事實(shí)：哪怕上升到 3 萬顆的夸張量級(jí)，把整個(gè)近地球空間當(dāng)成一張網(wǎng)，網(wǎng)眼的“步長”仍然是百公里級(jí)。把這個(gè)量級(jí)和 ICBM 的中段/再入段幾何窗口一對(duì)比，就知道“拿衛(wèi)星去撞彈頭”為什么是幻想——攔截要的不是“百公里級(jí)恰巧經(jīng)過”，而是厘米到米級(jí)的時(shí)空會(huì)合，兩者壓根不是一個(gè)數(shù)量級(jí)的事。

為了把“密到什么程度才可能”的感覺再推深一點(diǎn)，可以做一個(gè)小概率估算。把“在某一點(diǎn)半徑 ρ范圍內(nèi)有衛(wèi)星”看作在球面上撒點(diǎn)的泊松近似：小圓帽面積約為πρ2，于是該范圍內(nèi)期望衛(wèi)星數(shù)出現(xiàn)至少一顆的概率。在 550 km 殼、r=6921km的條件下下：

讀法很簡單：即便把全體已發(fā)射的 6764 顆都想象成“正好在 550 km 同一層均勻鋪開”，想在任意一點(diǎn) 50 km 半徑內(nèi)“抓到”一顆的概率只有約 8%；要降到 10 km 半徑幾乎趨近于零。而現(xiàn)實(shí)比這個(gè)估算更不利：衛(wèi)星分布在不同殼、不同傾角與相位上，并不均勻；軌道面之間有“經(jīng)度縫隙”；很多星處于遷移與調(diào)試狀態(tài)；真正與彈道平面對(duì)齊的更少。再加上 ICBM 的飛行時(shí)間窗口只有幾十分鐘、軌道面不一致需要巨額平面變換 Δv、星鏈電推進(jìn)推力極小無法快速機(jī)動(dòng)——綜合起來，你就得到一個(gè)鐵結(jié)論：把衛(wèi)星當(dāng)“飛行肉彈”攔截 ICBM，在幾何概率和動(dòng)力學(xué)上都是零可行性。

順手給你一個(gè)“直覺換算”：在 550 km 圓軌道衛(wèi)星的切向速度大約 v=7.6km/s。若你天真地把“298 km 的網(wǎng)格步長”當(dāng)作“沿軌相鄰衛(wèi)星”的距離，那么純沿軌通過同一點(diǎn)的時(shí)間間隔也要 298/7.6=39秒量級(jí)；現(xiàn)實(shí)里由于軌道面間隙與相位錯(cuò)位，重訪時(shí)間會(huì)更長。這和彈頭在終端幾十秒內(nèi)的機(jī)動(dòng)/飛行尺度相比，完全不在一個(gè)“攔截節(jié)拍”上。

那么去操控星鏈衛(wèi)星撞擊中段飛行的彈道導(dǎo)彈可以嗎？

在現(xiàn)有的技術(shù)框架下也是不可能。

先說一個(gè)軌道力學(xué)上反直覺現(xiàn)象——從理論上來說軌道上的可控物體碰撞的概率為0。這個(gè)概念何解呢？

在軌道力學(xué)的范疇內(nèi)，圍繞一個(gè)天體旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星是以速度決定軌道的，離天體越近，軌道速度越快，離天體越遠(yuǎn)軌道速度越慢。如果在相同軌道上想要“追擊”上一個(gè)物體進(jìn)行撞擊，會(huì)由于速度的改變而抬升軌道將速度改變的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，想從前面“攔截”一個(gè)物體降低了自身速度，則會(huì)引發(fā)勢(shì)能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能的轉(zhuǎn)變，進(jìn)入低軌道加速運(yùn)動(dòng)。

這就導(dǎo)致了，在同等高度的軌道上是無法通過改變速度而撞擊軌道物體的。這其實(shí)是因?yàn)樵谲壍懒W(xué)中軌道上的物體“位置”與“速度”并不是兩個(gè)獨(dú)立的自由度，速度的改變會(huì)立即帶來軌道能量和幾何形狀的改變。如果再學(xué)術(shù)一點(diǎn)來說這個(gè)問題則是“在連續(xù)的相空間里，任意兩個(gè)受限于確定性牛頓運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)軌（6 自由度：位置三分量、速度三分量）要恰好重合，而且兩者軌道時(shí)點(diǎn)T0也要完全相同”，這就說明一個(gè)“等號(hào)——相撞”要求7個(gè)變量相同。哈哈，七個(gè)數(shù)字，有點(diǎn)像福利彩票吧？只不過福利彩票的取值范圍是30多個(gè)不重復(fù)的整數(shù)，而軌道相撞相當(dāng)于在一個(gè)無限連續(xù)的實(shí)數(shù)域里同時(shí)猜中七個(gè)實(shí)數(shù)——這比中福利彩票更不現(xiàn)實(shí)，因?yàn)閷?shí)數(shù)的取值范圍是連續(xù)無窮的，滿足條件的解集在測(cè)度論上幾乎不存在。

兩個(gè)軌道物體的七個(gè)量這在一個(gè)連續(xù)的測(cè)度空間里就是“測(cè)度為零”的事件——也就是說，數(shù)學(xué)意義上的“精確碰撞概率為零”。

當(dāng)然了，別被“數(shù)學(xué)上為0”的概率嚇到。數(shù)學(xué)上為0是指“點(diǎn)-點(diǎn)的完全重合”。但任何航天器、導(dǎo)彈都有體積，加上體積后可以適當(dāng)?shù)姆艑捙鲎哺怕实闹涤?。但這個(gè)概率的提升并不大，計(jì)算過程咱們就不列出了，直接說結(jié)果——1.4X10?1?，比買福利彩票中頭獎(jiǎng)的概率小403倍。

一枚彈道導(dǎo)彈中包含了10個(gè)彈頭，還有幾十個(gè)誘餌彈，其再入點(diǎn)的范圍約有10公里，而面對(duì)這樣的打擊，調(diào)動(dòng)幾千公里范圍內(nèi)的星鏈衛(wèi)星衛(wèi)星“迎擊摧毀”這些目標(biāo)，從概率上來說就相當(dāng)于一個(gè)人從生下來就買一張福利彩票，每周都能中頭獎(jiǎng)，連續(xù)中142年。

而且為了達(dá)到這個(gè)攔截目的，星鏈的衛(wèi)星就必須要做軌道機(jī)動(dòng)了。在《三體》中幻想的無工質(zhì)引擎沒有推出來之前，我們現(xiàn)有的技術(shù)手段依舊只能依靠火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行機(jī)動(dòng)?？炕鸺?qū)動(dòng)就是火箭方程，這件事沒的說的。如果要攔截一個(gè)半徑接近300公里區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)彈，使衛(wèi)星和導(dǎo)彈的軌道交匯，這就需要衛(wèi)星至少得有Δv ≈ 0.333 km/s的機(jī)動(dòng)能力。按照一枚星鏈衛(wèi)星衛(wèi)星260kg的重量來計(jì)算，其中至少得有153kg的火箭燃料。這還只是變軌機(jī)動(dòng)，如果是變面機(jī)動(dòng)則需要大約369 kg的火箭燃料，光燃料量就已經(jīng)大于衛(wèi)星的總重量了。

拜托，人家馬斯克是商人！260kg的星鏈衛(wèi)星已經(jīng)壓縮到了極致了，很難裝下60%的燃料。在保證星鏈衛(wèi)星功能并且增加攔截功能（額外的傳感器、額外的軌道燃料），衛(wèi)星的發(fā)射重量和發(fā)射成本就會(huì)指數(shù)級(jí)的增加。到最后部署3萬枚這樣的衛(wèi)星，其成本將會(huì)超過美國2-3年的國防預(yù)算。也就是說近百萬美軍3年不吃不喝、美國不買哪怕是一顆9mm子彈，夠干這件事的。要靠馬斯克個(gè)人來干這件事，需要6個(gè)和馬斯克一樣的世界首富變賣全部個(gè)人資產(chǎn)，連褲衩都不剩才能干成這件事。

都說馬斯克熱愛美國，但W君堅(jiān)定的認(rèn)為沒有這么愛的。

但話說回來，現(xiàn)在部署的星鏈衛(wèi)星對(duì)“反導(dǎo)”這件事一點(diǎn)幫助都沒有嗎？其實(shí)也不盡然。

星鏈衛(wèi)星不可能作為主動(dòng)攔截器，但是依然星鏈系統(tǒng)還是對(duì)反彈道導(dǎo)彈的整個(gè)工作流程有促進(jìn)意義！

星鏈最直接也最現(xiàn)實(shí)的價(jià)值在于低時(shí)延的數(shù)據(jù)中繼能力。作為分布在低軌的通信網(wǎng)，它能把雷達(dá)、艦載/機(jī)載傳感器和指揮中心之間的信息以比傳統(tǒng)地面或地球靜止鏈路更低的延遲轉(zhuǎn)發(fā)，從而縮短“探測(cè)—決策—下達(dá)”這一閉環(huán)的時(shí)間。對(duì)需要快速反應(yīng)的防空與戰(zhàn)場態(tài)勢(shì)感知來說，這種毫秒到百毫秒級(jí)的時(shí)延優(yōu)勢(shì)能提高攔截決策的及時(shí)性，減少情報(bào)傳遞的盲區(qū)。

在軍事領(lǐng)域其實(shí)“決策傳遞”的可靠性和迅捷性是比反導(dǎo)系統(tǒng)更有價(jià)值的存在。它可以促進(jìn)反導(dǎo)信息的快速傳遞。古往今來信息戰(zhàn)永遠(yuǎn)是戰(zhàn)爭的核心主題。其實(shí)今年93閱兵的時(shí)候，我們亮相的信息支援部隊(duì)，本質(zhì)上就是做這件事情的。

而星鏈系統(tǒng)在信息傳遞和信息保障上是有先天優(yōu)勢(shì)的。

此外，在特定條件下，星鏈可以作為補(bǔ)充的偵察或遙感載體。若在衛(wèi)星上增配紅外或光學(xué)探測(cè)器，并配合有針對(duì)性的軌道設(shè)計(jì)，理論上可以捕捉到發(fā)射火焰或助推段軌跡，以補(bǔ)強(qiáng)早期預(yù)警能力。不過現(xiàn)實(shí)受限于載荷口徑、視場、云層遮擋與重訪周期，其作用偏向“補(bǔ)位式偵測(cè)”，更適合與專用的早預(yù)警體系協(xié)同工作，而非替代早期已經(jīng)專門建立起來的彈道導(dǎo)彈預(yù)警體系。

當(dāng)然了，星鏈做能做到的這些“增益”其實(shí)還有現(xiàn)實(shí)的邊界與條件。星鏈本身不是偵察/預(yù)警衛(wèi)星，載荷口徑、視場和重訪周期限制了其在首次發(fā)現(xiàn)或長時(shí)間跟蹤方面的能力；數(shù)據(jù)的價(jià)值還依賴于后端的算法、算力與指揮流程能否即時(shí)消化；同時(shí)，把商業(yè)星座用于軍事用途會(huì)遇到國際法、商業(yè)與政治層面的各種約束。我們?cè)谟懻撊魏诬娛聠栴}的前提下，都應(yīng)該知道軍事是為戰(zhàn)爭服務(wù)的、而戰(zhàn)爭是為政治服務(wù)的。這一個(gè)鏈條其實(shí)就約束了很多東西的野蠻生長。

所以說，所謂的“星鏈反導(dǎo)”在目前看就是一個(gè)讓不了解軍事科技的人的恐慌話題而已，除此之外還就真的什么都不是了。沒太大繼續(xù)討論的價(jià)值。