俄羅斯《共青團真理報》網站8日報道稱，埃隆·馬斯克的太空探索技術公司（SpaceX）發射的“星鏈”衛星近期出現大量墜落現象。“星鏈”衛星于2019年首次發射，2020年就有2顆衛星墜落，在隨后的幾年，墜落的數量猛然增長。2020年至2024年期間至慧策略，“星鏈”共損失583顆衛星。
9日，物理學家組織網報道稱，美國國家航空航天局（NASA）戈達德太空飛行中心的科學家團隊，對這波“衛星雨”進行了深入調查，發現“星鏈”正面臨一個意想不到的威脅：太陽活動。
太陽活動強烈讓衛星“提前退休”
太陽是一顆“善變”的恒星，每11年會經歷一次周期性的活動增強階段。這個周期中，太陽表面的磁場活動劇烈，太陽風暴和耀斑的頻率和強度會隨之波動。這類太陽風暴可謂“迷人的危險”，它雖然能夠帶來美麗的極光，但同時也會影響地球的電離層和高層大氣結構。
“太陽活動增強會劇烈加熱地球電離層，尤其是基層區域，”國際宇航聯空間運輸委員會主席楊宇光10日在接受科技日報記者采訪時解釋說，“這會導致地球大氣的頂層電離層大氣膨脹、密度上升，使本來極為稀薄的高層大氣阻力成倍增加。”
他進一步指出，這種大氣阻力雖小，卻因衛星運行速度高達每秒7.8公里，依然能對其產生顯著影響。“大氣阻力與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，也會造成不小的減速效應。”
來自NASA的三位科學家分析了2020至2024年間墜落地球的523顆“星鏈”衛星在不同太陽活動水平下的軌道變化。2024年正處于太陽活動的第25個周期，也是一個極大值期。研究指出，本周期太陽“表現出比上一周期更為劇烈的活動”。
研究團隊指出，每顆“星鏈”衛星原本設計的軌道壽命約為5年。但在2024年這一輪太陽活動增強的階段，部分衛星從280公里參考高度下降至重返大氣層的“下落”過程，比平時快了10至12天。研究表明，當太陽活動增強，引發地磁風暴時，高層大氣發生加熱與膨脹，空氣密度上升，導致衛星受到更大氣阻。這會讓衛星加速減速，軌道衰減加劇，最終更快地墜入大氣層燒毀。
藝術家對“星鏈”衛星在軌運行的印象圖。圖片來源：英國《新科學家》雜志
為什么低軌衛星更容易受到太陽活動影響？對此，楊宇光解釋說，關鍵在于大氣密度隨高度的急劇變化。在一百多公里到兩三百公里的高度，大氣密度差異非常大，對在低軌飛行的衛星來說，阻力變化就非常大。而運行在高軌道上的衛星至慧策略，所處環境更為稀薄，受太陽活動擾動的影響要小得多。
飛行姿態失當使衛星“折戟沉空”
楊宇光告訴記者，一部分“星鏈”衛星之所以在發射后不久就提前墜毀，原因不僅是太陽活動增強所造成的大氣密度上升，還與它們在初始軌道上的飛行姿態密切相關。
“星鏈”衛星采用電推進方式，依賴太陽能帆板發電來驅動電推進裝置。然而，其軌道并非太陽同步軌道，軌道面與太陽的相對角度會隨時變化。衛星在剛進入軌道時，通常處于較低高度，需要展開太陽能板朝向太陽吸收能量。但在某些情況下，太陽的位置恰好與衛星的飛行方向一致，導致太陽能板“迎風前行”。
“這就像開車時迎著強風打傘，阻力會驟然增加。在太陽活動增強、大氣變‘濃’的時期，衛星受到的阻力更大，本該逐步升高到工作軌道的衛星，還沒來得及‘爬高’，就因減速過快提前墜入大氣層燒毀了。”楊宇光說。
據報道，光是2024年這一年，就有316顆“星鏈”衛星在大氣層中燒毀，創下了驚人的紀錄——平均每天都有近一顆衛星“陣亡”。
楊宇光指出，這些事件多屬“個案”，并非系統性失敗。事實上，星鏈衛星數量龐大，其策略是通過“多衛星+容錯設計”降低單顆衛星的質量控制成本，大部分離軌衛星是因為發現異常后主動離軌，而非完全失控。
墜毀頻繁引發環境與安全擔憂
NASA科學家發現，在近期最嚴重的太陽活動引發的地磁擾動期間，有37顆星鏈衛星重新進入大氣層時，軌道高度低于300公里的衛星大約5天內就墜落，而之前則需要超過15天。據統計，僅2025年1月，就有超過120顆“星鏈”衛星重新進入大氣層，化作天空中的“火球雨”。
獵鷹九號本月剛將一批星鏈衛星送入軌道。圖片來源：SpaceX視頻截圖
除了對衛星壽命的影響，頻繁墜毀的“星鏈”衛星也引發了新的環境與安全問題。
美國《商業內幕》網站報道稱，很多科學家擔心“星鏈”衛星和其他巨型衛星星座可能會以我們尚不了解的方式破壞大氣層。例如，衛星“再入”大氣層的過程會導致它們在穿越大氣層時燃燒殆盡，釋放出鋁等金屬，而氧化鋁可以存在數十年并導致“嚴重的臭氧消耗”。
與此同時，還有一些公眾擔心，這種快速再入過程中，部分衛星碎片可能無法在大氣中完全燒毀，從而墜落到地球帶來危險。英國《新科學家》網站近日報道稱，2024年8月，加拿大薩斯喀徹溫省一處農場上，就發現了一塊重達2.5公斤的“星鏈”殘骸。這是目前唯一經證實未在大氣層中燒毀的案例。
楊宇光表示，稍大一點的航天器中，可能存在一些耐燒部件，有掉落到地面的可能性，不過這種概率非常低。(科技日報)
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