当俄罗斯在1957年发射第一颗卫星Sputnik 1时，近地轨道还是一个孤寂的地方。如今，仅仅六十年后，地球周围的空间已经大不相同。数千颗卫星以接近每小时2万英里的速度在不同高度围绕我们的星球运行。根据忧思科学家联盟（Union of Concerned Scientists）的卫星数据库，在有史以来发射的11,000多颗卫星中，目前有大约3,000颗仍在运行。
然而，到本十年末，这一数字可能与之相比将微不足道。一些估计显示，到2030年，可能将有超过10万颗卫星绕地球轨道运行，这是一个指数级的增长，让许多科学家感到担忧。
卫星数量的急剧增加很可能主要来自于所谓的卫星星座，即由几十甚至数百颗小型卫星组成的群体，它们联合起来执行一项共同的任务。其中最著名的大概是 SpaceX 的 Starlink 星座，它为偏远地区提供互联网接入。该公司目前在轨拥有超过1,500颗卫星，创始人埃隆·马斯克（Elon Musk）计划有一天能达到数万颗。
它们将与其他数十家公司和国家的卫星共享空间，这些卫星被部署在那里以实现通信、提供天气数据、拍照、进行实验等等。这些卫星群可以为偏远乡村带来互联网接入，使科学家能够以前所未有的精度监测气候变化，等等。但它们也可能干扰天文学家观测夜空的能力，并对载人航天任务构成新的危险。太空肯定很快就会变得更加拥挤——其影响还有待观察。
更多的卫星更好
有两个因素可能会推动卫星数量的爆炸式增长。一是私人航天公司的出现，它们提供了将大量卫星送入轨道所需的火箭。二是立方星（CubeSats），这种小型、模块化的卫星比传统定制卫星更便宜，也更容易送入轨道。
由于它们体积小，将几磅重的立方星送入轨道比将一千多磅重的更大卫星送入轨道要便宜得多。而且，与定制卫星不同，立方星可以快速且更便宜地生产。这些成本效益使得 SpaceX 等公司能够设想在短短几年内制造和发射数千颗卫星。
卫星群与传统卫星相比具有几个关键优势，尤其是在通信和互联网接入方面。通常情况下，当一颗卫星绕地球运行时，它必须以极高的速度运行，这意味着它不会长时间停留在可提供宽带的范围内。地球静止卫星通过与地球同步旋转的速度绕地球运行来解决这个问题，但其代价是它们必须保持很远的距离：22,236英里，而近地轨道的卫星只有几百英里。这意味着信号传输需要更长的时间，并且需要更多的功率——当你试图确保快速互联网接入时，这一点并不理想。
然而，一个由许多卫星组成的星座可以保持在近地轨道，同时确保其成员中有一个或几个始终在地面发射器和接收器的范围内。这意味着星座可以随时与地球上的相同地点进行通信，或监视它们。有了足够的卫星，星座就可以实现24/7全覆盖地球上的每个点——这是许多卫星星座提供商的最终目标。
共享近地轨道
最早的卫星星座可以追溯到几十年前。全球定位系统（GPS）依赖于美国政府维护的至少24颗绕地球运行的卫星网络。如今，从智能手机到地图应用再到金融系统，都依赖GPS运行。类似的系统，如欧盟的伽利略网络（Galileo Network）和俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS），也依赖于各自的卫星群。在商业领域，私有的66颗卫星组成的铱星网络（Iridium network）已经提供了二十多年的卫星电话服务。
如今，轨道上的许多卫星都用于通信。对于卫星星座也是如此，其中许多旨在提供互联网接入，就像 Starlink 一样。欧洲的 O3b 公司于2014年开始通过其自己的航天器网络为客户提供卫星互联网服务。OneWeb 与空中客车公司（Airbus）合作，计划在未来几年发射总共900颗卫星来完善其互联网网络。与此同时，中国最近宣布计划在太空发射约13,000颗卫星，以建立其“国网”互联网项目。
太空中的一切并非都关乎互联网。旧金山的 Planet Labs 公司正在使用近200颗 Dove 卫星持续拍摄整个地球。该公司表示，这些图像使他们能够以3到5米的精度提供地球表面的照片，在某些情况下每天更新多次。他们的目标客户涵盖了从农业到研究再到基础设施的各个行业。
Spire 公司是另一家影像和太空监测公司，它使用其专有的卫星网络提供船舶和飞机追踪以及天气监测等服务。GHGSat 的卫星跟踪地球上的排放，寻找甲烷泄漏和其他温室气体来源。该公司希望到2022年底在轨拥有10颗卫星。
另一家公司 Cloud Constellation，正在试图解决一个完全不同的问题。这家初创公司希望说服企业将他们的数据存储在轨道上，存储在其卫星群中的服务器里。
飞向星辰的风险
近地空间中金属盒子的数量呈指数级增长，这带来了许多风险，有些比其他风险更明显。其中一些风险来自于天文学家，他们担心卫星群会干扰他们对深空的观测。
在 SpaceX 开始向轨道发射 Starlink 卫星后不久，这些担忧就显现出来了。2019年5月，亚利桑那州洛厄尔天文台（Lowell Observatory）拍摄的一张照片显示，随着 Starlink 航天器从头顶飞过，几十道明亮的轨迹模糊了天空。这张照片有点夸张，因为卫星在发射后仍在扩散。但这可能预示着即将到来的拥挤。
更多的卫星也意味着更多的无线电频率信号在空中传播。天文学家不仅观测可见光，还观测电磁波谱的很大一部分，包括无线电频率。无线电波可以穿透阻挡光的物体，如尘埃，这意味着天文学家可以看到其他被遮挡的东西。新星系、脉冲星、类星体，甚至人类首张黑洞图像都得益于射电望远镜。
轨道上更多的卫星也增加了碰撞的几率。两艘航天器以数万英里/小时的速度相撞可能会导致可怕的凯斯勒综合征（Kessler Syndrome），一种破坏性的反馈循环，可能使地球轨道在数十年内成为禁飞区。这个过程很简单：第一次碰撞会产生一个由数千块碎片组成的云，这些碎片以极快的速度绕地球运行。其中一些碎片会撞击其他航天器，产生更多碎片，结果是卫星灾难的级联效应。由此产生的碎片云可能非常密集，以至于任何送入轨道的航天器都会被摧毁，从而过早地结束卫星时代。
这一可能发生的事件可以通过持续清理近地轨道的努力来避免，近地轨道上估计已有12,000件可追踪的碎片在运行。其中一些碎片来自过去的卫星事故，例如2009年俄罗斯一颗失效的卫星与一颗铱星相撞。虽然航天器被碎片损坏的可能性仍然很小，但这仍然需要谨慎。国际空间站（International Space Station）曾多次移动以尽量减少被附近物体击中的风险。
我们头顶上越来越多的卫星也可能导致我们地球发生变化。一项近期研究估计，仅 Starlink 卫星在重返大气层时，可能比流星体向高层大气带入更多的铝。一些科学家推测，这些额外的金属可能会破坏臭氧层，进一步危害环境。这提醒我们卫星运行的一个基本原则：我们送入轨道的东西总有一天会回到地球。
