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数百颗卫星坠落!马斯克的“星链”遭遇了什么

来源:科技日报2025-06-12 09:40

  俄罗斯《共青团真理报》网站8日报道称,埃隆·马斯克的太空探索技术公司(SpaceX)发射的“星链”卫星近期出现大量坠落现象。“星链”卫星于2019年首次发射,2020年就有2颗卫星坠落,在随后的几年,坠落的数量猛然增长。2020—2024年期间,“星链”共损失583颗卫星。

  物理学家组织网9日报道,美国国家航空航天局(NASA)戈达德太空飞行中心科学家团队对这波“卫星雨”进行了深入调查,发现“星链”正面临一个意想不到的威胁:太阳活动。

  太阳活动强烈让卫星“提前退休”

  太阳每11年会经历一次周期性的活动增强阶段。这个周期中,太阳风暴和耀斑的频率与强度会随之波动,影响地球的电离层和高层大气结构。

  “太阳活动增强会剧烈加热地球电离层,尤其是基层区域。”国际宇航联空间运输委员会主席杨宇光10日在接受科技日报记者采访时解释说,“这会导致地球大气的顶层电离层大气膨胀、密度上升,使本来极为稀薄的高层大气阻力成倍增加。”

  他进一步指出,这种大气阻力虽小,却因卫星运行速度高达每秒7.8公里,依然能对其产生显著影响。“大气阻力与密度乘以速度的平方成正比,所以速度一高,哪怕密度再稀薄,也会造成不小的减速效应。”

  来自NASA的3位科学家分析了2020—2024年间坠落地球的523颗“星链”卫星在不同太阳活动水平的轨道变化。2024年正处于太阳活动的第25个周期,也是一个极大值期。

  研究团队解释说,本周期太阳“表现出比上一周期更为剧烈的活动”。每颗“星链”卫星原本设计的轨道寿命约为5年,但在2024年这一轮太阳活动增强的阶段,部分卫星从280公里参考高度下降至重返大气层高度的“下落”过程,所用时间比平时少了10—12天。研究表明,当太阳活动增强,引发地磁风暴时,高层对卫星的气阻更大,让卫星加速减速,轨道衰减加剧,最终更快地坠入大气层烧毁。

  为什么低轨卫星更容易受到太阳活动影响?对此,杨宇光解释说,关键在于大气密度随高度的急剧变化。在一百多公里到两三百公里的高度,大气密度差异非常大,对在低轨飞行的卫星来说,阻力变化就非常大。而运行在高轨道上的卫星,所处环境大气更为稀薄,受太阳活动扰动的影响要小得多。

  飞行姿态失当使卫星“折戟沉空”

  杨宇光告诉记者,一部分“星链”卫星之所以在发射后不久就提前坠毁,原因不仅是太阳活动增强所造成的大气密度上升,还与它们在初始轨道上的飞行姿态密切相关。

  “星链”卫星采用电推进方式,依赖太阳能帆板发电来驱动电推进装置。然而,其轨道并非太阳同步轨道,轨道面与太阳的相对角度会随时变化。卫星在刚进入轨道时,通常处于较低高度,需要展开太阳能板朝向太阳吸收能量。但在某些情况下,太阳的位置恰好与卫星的飞行方向一致,导致太阳能板“迎风前行”。

  “这就像开车时迎着强风打伞,阻力会骤然增加。在太阳活动增强、大气变‘浓’的时期,卫星受到的阻力更大,本该逐步升高到工作轨道的卫星,还没来得及‘爬高’,就因减速过快提前坠入大气层烧毁了。”杨宇光说。

  据报道,光是2024年这一年,就有316颗“星链”卫星在大气层中烧毁,创下了惊人的纪录——平均每天都有近一颗卫星“阵亡”。

  杨宇光指出,这些事件多属“个案”,并非系统性失败。事实上,星链卫星数量庞大,其策略是通过“多卫星+容错设计”降低单颗卫星的质量控制成本,大部分离轨卫星是因为发现异常后主动离轨,而非完全失控。

  坠毁频繁引发环境与安全担忧

  在近期最严重的太阳活动引发的地磁扰动期间,有37颗“星链”卫星重新进入大气层,其中轨道高度低于300公里的卫星大约5天内就坠落,而之前则需要超过15天。据统计,仅2025年1月,就有超过120颗“星链”卫星重新进入大气层,化作天空中的“火球雨”。

  频繁坠毁的“星链”卫星引发了新的环境与安全问题。

  美国《商业内幕》网站报道称,很多科学家担心“星链”卫星可能会以人们尚不了解的方式破坏大气层。例如,卫星“再入”大气层的过程会释放出铝等金属,而氧化铝可以存在数十年并导致“严重的臭氧消耗”。

  与此同时,还有一些公众担心,部分卫星碎片可能无法在大气中完全烧毁,从而坠落到地球带来危险。英国《新科学家》网站近日报道称,2024年8月,加拿大萨斯喀彻温省一处农场上,就发现了一块重达2.5公斤的“星链”残骸。这是目前唯一经证实未在大气层中烧毁的案例。

  杨宇光表示,稍大一点的航天器中,可能存在一些耐烧部件,有掉落到地面的可能性,不过这种概率非常低。(记者 张佳欣)

[ 责编:王若昕 ]
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