2025-06-15
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星链大量坠落!原因何在?其实在正常范围!太阳活动影响显著。太阳风暴活动日益频繁,对地球卫星造成影响,特别是马斯克旗下太空探索技术公司(SpaceX)的“星链”卫星。据报道,5年间已有583颗“星链”卫星坠毁。
美国国家航空航天局(NASA)戈达德航天中心的物理学家丹尼·奥利维拉领导的研究小组对此进行了研究,并在国际学术期刊Frontiers上发表了名为《在第25太阳活动周期上升阶段追踪星链卫星的再入过程》的论文。这里的“再入”指的是卫星在结束任务后退役或是出现故障的情况下坠落,重新进入地球大气层的过程。卫星在坠落时可能因与大气层摩擦而燃烧殆尽,未能完全燃烧的残骸也可能坠落地面或海面。
从2019年开始,SpaceX向近地轨道发射星链卫星,当时正处于太阳活动的低谷期。最初三年中,星链卫星的坠落数量相对较低,2020年有两颗卫星坠落,2021年坠落了78颗,2022年坠落99颗,2023年坠落了88颗。到了2024年,坠落数量达到316颗。从2020年至2024年期间,共有1190颗低地球轨道卫星坠落,其中583颗为星链卫星。目前,地球轨道上有超过7000颗“星链”卫星,SpaceX还计划将“星链”的规模扩大到3万颗卫星。
星链卫星是SpaceX旗下的“全球卫星宽带”项目,旨在为包括偏远地区在内的全球任何地方提供卫星宽带。由于猎鹰火箭具备相对低成本和强大运力,星链卫星可以频繁发射,一次发射可将几十颗卫星送上太空。升空后,不少星链卫星会主动进行升轨操作,因为火箭发射后的轨道高度较低,需要卫星自主升轨。
关于星链卫星坠落的实际原因,论文指出当前太阳周期的强太阳活动已对星链卫星再入产生显著影响。地磁活动越强,卫星再入的速度越快。通过研究2020年至2024年地磁活动对星链卫星坠落的影响,研究人员认为第25太阳上升周期比此前的太阳活动周期更为强烈。
太阳活动遵循11年的周期规律,其活动峰值期被称为“太阳极大期”。NASA近几个月的卫星测量结果表明,太阳活动自2019年12月以来开始增加,确认进入第25周期,预计会在今年7月达到极大期。在此期间,太阳喷发活动增强,可能引发地磁风暴,加热地球大气层,导致大气层向外膨胀,增加卫星飞行的阻力,从而导致卫星脱轨并发生坠落。
实际上,自2024年起,太阳活动活跃程度不断增强,高级别地磁暴日趋频繁。在太阳极大期,卫星的寿命最多可能缩短10天,轨道高度低于300公里的卫星再入大气层的时间从原本的15天以上缩短至5天左右。卫星专家表示,这些因素在微小卫星研制时会纳入考虑范围,并采取相应措施,例如在太阳极大期使用推进器保持轨道高度等。
尽管如此,仍有许多谜团。例如,研究报告指出,70%的卫星并非在强磁暴期间坠落,而是在中等磁暴和弱磁暴期间坠落。这很可能是因为弱磁暴通常持续时间更长,会缓慢地“侵蚀”轨道,将卫星推向不可避免的结局。
国内卫星专家表示,目前“星链”卫星的折损率仍处于正常范围。鉴于“星链”迄今已发射超过7300颗卫星,目前坠落卫星数量不到总数的1/10,这个折损率处于正常范围内。前几年“星链”升空的卫星数量较少,因此坠落也少,现在组网卫星总数增长迅速,坠落卫星的绝对数量显得突出,但这并不意外。一般而言,低轨微小卫星的寿命为5年,早期发射的不少卫星已达到寿命年限,不能再提供服务,也会主动离轨坠落。
对于那些在太空中坠落的卫星,最终可能会是什么下场?美国联邦航空管理局(FAA)在2023年预想过这个问题。彼时,FAA呈交给美国国会的报告显示,SpaceX的卫星系统存在“严重风险”,会导致航空事故和人员伤亡。丹尼·奥利维拉指出,卫星在再入大气层的过程中,有可能导致其无法在地球大气中完全烧毁,会有物体坠落至地面。FAA的报告数据称,至2035年,星链计划中所用到的运载火箭和卫星将产生大量残骸,其中2.8万块的残骸有可能冲破大气层、砸向地面。届时,地球上平均每两年就会有一个人被残片砸死或砸伤。
2024年8月,在加拿大萨斯喀彻温省的一个农场,人们发现了一块2.5公斤重的“星链”卫星碎片。据太空探索技术公司称,这是已知的唯一一块在再入过程中落地的“星链”卫星碎片。
此外,卫星大批坠落不仅增加太空垃圾、威胁其他航天器安全,维修、补充卫星也需要投入大量资金,影响服务稳定性。另外,全球已有众多类似低轨卫星互联网项目涌现,市场竞争日益激烈。一位国内商业卫星企业的高管透露,国内商业卫星的使用寿命会比SpaceX的卫星使用寿命长2-3年左右,但在未来,政府和企业都需要有相应的预案来应对卫星脱轨的问题。