据英国《独立报》和新德里电视台等外媒报道，太阳风暴活动日益频繁，正在影响地球卫星，尤其是马斯克旗下太空探索技术公司（SpaceX）的“星链”卫星一段时间来接连坠落。
5年间，583颗“星链”卫星坠毁
由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，近日还在国际学术期刊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”，在航天航空领域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。卫星在坠落的阶段有可能因为与大气层摩擦而燃烧殆尽，未能燃烧完全的残骸也可能坠落至地面、海面。
2019年开始，SpaceX开始向近地轨道发射星链卫星，而当时正处于太阳活动的低谷期。该论文指出，在最初的三年中，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颗卫星。到了2024年，坠落数量则达到了“惊人的316颗”。
从2020年至2024年期间，共有1190颗低地球轨道卫星坠落。丹尼·奥利维拉等人在论文中指出，“其中583颗卫星为星链的卫星，将近一半。”目前，地球轨道上共有超过7000 颗“星链”卫星，SpaceX还计划将“星链”的规模扩大到3万颗卫星。
据了解，星链卫星是SpaceX旗下的“全球卫星宽带”项目，该项目计划为包括偏远地区在内的全球“任何地方”提供卫星宽带。由于SpaceX研发出的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，一次发射可以将几十颗卫星送上太空。在升空后，有不少星链卫星会主动进行升轨操作，这是因为火箭发射升空后，星箭分离的轨道高度较低，所以需要卫星自主升轨。
▲资料图片：2024年6月23日，在美国加利福尼亚州恩西尼塔斯拍摄的照片显示，搭载着“星链”卫星的“猎鹰9”火箭从范登堡太空军基地发射升空。（新华社）
卫星坠落与太阳活动加强有关
对于星链卫星坠落的实际原因，论文明确指出，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。他们得出结论：“地磁活动越强，卫星再入（也就是坠落至地球大气层）的速度越快。”丹尼·奥利维拉等人同时指出，通过研究2020年-2024年地磁活动对于星链卫星坠落的影响，他们认为第25太阳上升周期比此前的太阳活动周期更为强烈。
天文研究发现，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”。美国航空航天局（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，而地磁风暴会加热地球大气层，导致大气层向外膨胀，增加卫星飞行的阻力，这也会导致卫星脱轨而发生坠落。
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。
由于“星链”卫星需要提供通信服务，其轨道高度较低。据估计，这种轨道上的卫星平均寿命为5年。尽管这一现象总体上可以理解，但仍有许多谜团。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。
“星链”卫星折损率仍处于正常范围
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，不过近两年太阳活动日趋活跃，对卫星坠落也产生了一定影响。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。
业内专家分析，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就显得突出，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。
商业航天要有预案应对卫星脱轨问题
那些在太空中坠落的卫星，最终会是什么下场？对此，美国联邦航空管理局（FAA）在2023 年就预想过这个问题。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。这其中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，我们都需要面临卫星脱轨的问题，风险是一定存在的，政府和企业都需要有相应的预案。”
来源：参考消息、第一财经、文汇报、国际在线
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