俄羅斯媒體于6月8日報道,埃隆·馬斯克的太空探索技術公司(SpaceX)發射的“星鏈”衛星出現持續墜落現象,引發廣泛關注。美國國家航空航天局(NASA)戈達德航天中心的物理學家丹尼·奧利維拉領導的研究小組,針對這一“衛星雨”現象進行了深入研究。
SpaceX公司自2019年首次發射“星鏈”衛星,旨在構建覆蓋全球的衛星互聯網服務。雖然2020年便出現衛星墜落的情況,但鑒于當時發射的衛星總數相對較少,初期墜落數量尚在可接受范圍內,當年僅有2顆衛星墜毀。
然而,自2021年起,墜落數量顯著增加,達到78顆。隨后的兩年,墜落數量基本維持在這一水平,2022年墜落99顆,2023年墜落88顆。
值得注意的是,2024年情況發生了顯著變化,有316顆衛星在大氣層中燒毀。截至目前,“星鏈”計劃已累計損失583顆衛星,相當于大約每15顆衛星中就有一顆墜落。如此高的墜落比例引發了人們對“星鏈”衛星可靠性的擔憂,以及對潛在原因的探究。
專家分析“衛星雨”原因
奧利維拉研究小組將衛星墜落的時間與多種自然現象進行對比分析,最終發現衛星墜落與太陽活動之間存在明確的關聯性。
研究報告指出:“當前太陽活動增強對‘星鏈’衛星墜入大氣層產生了顯著影響。這是一個研究衛星軌道阻力的絕佳時期,因為在本輪太陽活動高峰期,地球低軌衛星的數量達到了人類歷史上的最高水平。”
太陽活動增強會導致地球大氣層膨脹,從而增加低軌道衛星所受的阻力。這種阻力會降低衛星的軌道高度,最終導致衛星墜入大氣層并燒毀。因此,太陽活動被認為是導致“星鏈”衛星墜落的重要因素。
該研究結果提醒我們,在設計和運營低軌道衛星系統時,需要充分考慮太陽活動的影響。未來的衛星設計可能需要采用更強的抗阻力措施,或更精確的軌道控制系統,以減少衛星墜落的風險,確保衛星互聯網服務的穩定性和可靠性。
同時,持續監測太陽活動并及時調整衛星運行策略,也是應對衛星墜落的重要手段。
太陽風對人造衛星的影響?
大家都知道,太陽風由高能帶電粒子流和磁場擾動構成,對人造衛星的影響是多方面的,需要我國衛星通過技術加固、軌道管理和預警系統等多維度措施進行防護。以下將具體分析太陽風的主要影響機制及相應的應對策略。
首先,太陽風會對人造衛星的電子元器件造成損傷。太陽風中包含的質子、電子等帶電粒子能夠穿透衛星的外殼,直接轟擊衛星內部的電子元件,如計算機芯片和傳感器。
這種轟擊可能導致兩種主要效應:一是“單粒子翻轉”,即瞬間邏輯錯誤,造成數據處理的偏差或系統紊亂;二是“總劑量效應”,即累積性的功能退化,長期暴露在高能粒子環境中會加速電子元件的老化,最終導致性能下降甚至失效。
歷史上,曾有多次因太陽風暴導致衛星失聯的案例,例如1989年的強太陽風暴造成45顆衛星失聯,以及2022年SpaceX星鏈衛星因地磁暴導致40余顆墜毀,這些都充分說明了太陽風對衛星電子元件的巨大威脅。
其次,太陽風可能導致衛星軌道高度下降與壽命縮短。太陽風引發地磁暴時,地球高層大氣會受熱膨脹,密度增加。這種大氣密度的增加會對低軌道衛星(例如遙感衛星和空間站)產生額外的阻力,即大氣拖曳效應,導致衛星軌道高度持續降低。
比如位于500公里以下的軌道衛星每日可能會下降數公里。為了維持衛星的軌道,需要消耗更多的燃料來進行軌道維持操作,這將直接縮短衛星的服役周期,增加運營成本。
第三,太陽風還會導致衛星姿態失控與導航偏差。地磁暴會改變地球磁場的方向,從而干擾衛星磁力矩器的姿態控制系統,可能引發衛星旋轉失控。
不僅如此,電離層擾動會影響衛星信號的傳輸,導致全球定位系統(GPS)定位誤差增大,甚至可能造成短波通信中斷。這些影響都會嚴重影響衛星的正常運行,降低其任務完成的效率和可靠性。
最后
太陽風對人造衛星的影響是深遠的。為了保障我國衛星的安全穩定運行,必須采取技術加固、軌道管理和預警系統等多維度措施,以有效應對太陽風帶來的挑戰。
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