近年來,星鏈衛星的墜落軌跡勾勒出一條令人不安的上升曲線。2020年,僅有2顆衛星墜毀;到2021年,這一數字飆升至78顆;2022年達到99顆,2023年保持在88顆的高位。
而到了2024年,墜落數量呈現爆炸式增長,達到驚人的316顆,同比增幅高達259%。
6月8日,據俄羅斯《共青團真理報》網站消息披露,由埃隆·馬斯克掌舵的太空探索技術公司所發射的“星鏈”衛星,近期出現了接連墜落的情況。NASA戈達德航天中心的物理學家丹尼·奧利維拉領導的團隊系統研究了“衛星雨”。他們在對比衛星墜落時間與各種自然現象數據后,發現了一個明確的關聯規律——衛星墜毀與太陽活動強度存在顯著的正相關。
“我們清楚地發現,當前太陽活躍度的增強對星鏈衛星墜入大氣層產生了顯著影響。”奧利維拉團隊在報告中指出,“這是一個研究衛星軌道阻力的絕佳時期。”
太陽活動周期約為11年,目前正處于第25個周期的高峰期。當太陽表面出現大量黑子時,會發生強烈的太陽耀斑和日冕物質拋射。
這些帶電粒子流以太陽風的形式沖向地球,引發強烈的地磁暴。當這些高能粒子抵達地球時,它們會加熱地球上層大氣,導致大氣層像熱氣球一樣膨脹。
NASA的研究顯示,在太陽活動高峰期,軌道高度低于300公里的衛星,再入大氣層的時間可能從15天急劇縮短至僅有5天。
膨脹的大氣層會顯著增加低軌道衛星的飛行阻力。衛星在這種高密度大氣中穿行,如同在“糖漿”中掙扎前行,速度逐漸降低,軌道高度持續衰減,最終墜入大氣層燃燒。
令人意外的是,奧利維拉團隊發現,70%的衛星墜落事件并非發生在強磁暴期間,而是發生在中等和弱磁暴期間。
“這很可能是因為弱磁暴通常持續時間更長,會緩慢地‘侵蝕’軌道,將衛星推向不可避免的結局。”研究報告如此解釋。
這種“溫水煮青蛙”效應使得衛星軌道在不知不覺中衰減。即便星鏈衛星配備了氪離子推進器用于軌道維持,但在持續的低強度地磁擾動面前,這些推進器難以抵消長期累積的阻力增加。
2022年2月的典型案例令人記憶猶新:當時SpaceX發射的49顆星鏈衛星中,有40顆因Kp=5級地磁暴導致的大氣阻力增加50%而墜落,最終僅9顆成功進入預定軌道。
除了自然因素,星鏈衛星本身的軌道設計也埋下了隱患。為提供低延遲通信服務,這些衛星部署在極低的軌道上,部分衛星初始軌道高度僅210公里。
“在這個高度,大氣阻力本就顯著。”航天專家分析指出,“一旦遭遇地磁暴,衛星推進器難以抵消阻力,導致脫軌成為必然。”
盡管SpaceX聲稱衛星墜毀時會自動銷毀,避免產生太空碎片,但如此頻繁的墜落仍然引發了全球對太空安全的擔憂。
據歐洲航天局數據,2019年50%以上的衛星“邂逅”事故都與星鏈衛星有關。2021年,中國天宮空間站曾兩次因星鏈衛星接近而實施緊急避碰操作。
衛星大規模墜落給SpaceX帶來巨大的經濟損失。2022年2月那次40顆衛星墜落事件,估計造成高達5000萬美元的損失。
星鏈項目總投資高達300億美元,計劃構建由4.2萬顆衛星組成的龐大星座系統。截至2025年,SpaceX已部署超過7000顆衛星,用戶突破500萬。
然而,隨著太陽活動持續進入高峰,衛星壽命正在縮短。NASA研究指出,在低軌道運行的星鏈衛星平均壽命僅為5年左右,而太陽活動周期為11年。
“這意味著在太陽活動高峰期,大量衛星可能因大氣阻力增加而提前墜落。”奧利維拉團隊警告稱。
SpaceX在商業航天領域已迅速崛起為主導力量。馬斯克近日宣布,2025年SpaceX的預期收入將達到155億美元,而2022年這一數字僅為46億美元。
更引人注目的是,SpaceX明年的商業航天收入有望首次超過NASA整體預算(188億美元),這標志著民營航天力量首次與國家級機構平起平坐甚至超越。
然而,太陽活動所引發的自然干擾揭示出一個無法忽視的現實:即便是全球最強大的太空公司,也必須面對太空環境的不可控性。
隨著亞馬遜“柯伊伯”等低軌寬帶項目加速追趕,低軌市場競爭日趨激烈。衛星的可靠性和壽命正成為決定商業成敗的關鍵因素。
面對日益嚴峻的形勢,SpaceX需要多管齊下應對挑戰。科學家建議加強對太陽活動的監測和預警,通過提前預測磁暴,使衛星運營商能夠調整軌道或進入安全模式。
從技術角度看,提升衛星抗干擾能力、優化軌道設計、構建冗余補網機制,將成為“星鏈”未來發展的關鍵。
星鏈衛星的軌道高度問題也需重新審視。中國衛星互聯網計劃采取更謹慎策略:分階段發射、軌道高度分層設計(500-1145公里),可能規避類似風險。
國際層面,太空監管機制亟待完善。協調衛星軌道使用,防止太空資源過度開發,已成為全球航天界的共識。
“隨著太陽活動周期持續進入高峰,人類必須重新評估在低軌層部署大量衛星的可持續性。”航天政策專家指出,“這為全球航天界敲響警鐘:太陽風暴、磁暴、太空垃圾等因素正成為制約未來太空經濟發展的核心變量。”
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