據英國《獨立報》和新德里電視臺等外媒報道，太陽風暴活動日益頻繁，正在影響地球衛(wèi)星，尤其是馬斯克旗下太空探索技術公司（SpaceX）的“星鏈”衛(wèi)星一段時間來接連墜落。
由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對此進行了研究，近日還在國際學術期刊Frontiers上發(fā)表了名為《在第25太陽活動周期上升階段追蹤星鏈衛(wèi)星的再入過程》的論文。
這里的“再入”，在航天航空領域指的是衛(wèi)星在結束任務后退役或是出現故障的情況下墜落，重新進入地球大氣層的過程。衛(wèi)星在墜落的階段有可能因為與大氣層摩擦而燃燒殆盡，未能燃燒完全的殘骸也可能墜落至地面、海面。
2019年開始，SpaceX開始向近地軌道發(fā)射星鏈衛(wèi)星，而當時正處于太陽活動的低谷期。該論文指出，在最初的三年中，星鏈衛(wèi)星的墜落數量相對較低，2020年有兩顆衛(wèi)星墜落，2021年墜落了78顆，2022年墜落99顆，2023年墜落了88顆衛(wèi)星。到了2024年，墜落數量則達到了“驚人的316顆”。
從2020年至2024年期間，共有1190顆低地球軌道衛(wèi)星墜落。丹尼·奧利維拉等人在論文中指出，“其中583顆衛(wèi)星為星鏈的衛(wèi)星，將近一半。”目前，地球軌道上共有超過7000 顆“星鏈”衛(wèi)星，SpaceX還計劃將“星鏈”的規(guī)模擴大到3萬顆衛(wèi)星。
據了解，星鏈衛(wèi)星是SpaceX旗下的“全球衛(wèi)星寬帶”項目，該項目計劃為包括偏遠地區(qū)在內的全球“任何地方”提供衛(wèi)星寬帶。由于SpaceX研發(fā)出的獵鷹火箭具備相對低成本和強大運力，星鏈衛(wèi)星可以頻繁發(fā)射，一次發(fā)射可以將幾十顆衛(wèi)星送上太空。在升空后，有不少星鏈衛(wèi)星會主動進行升軌操作，這是因為火箭發(fā)射升空后，星箭分離的軌道高度較低，所以需要衛(wèi)星自主升軌。
▲資料圖片：2024年6月23日，在美國加利福尼亞州恩西尼塔斯拍攝的照片顯示，搭載著“星鏈”衛(wèi)星的“獵鷹9”火箭從范登堡太空軍基地發(fā)射升空。（新華社）
對于星鏈衛(wèi)星墜落的實際原因，論文明確指出，當前太陽周期的強太陽活動已對星鏈衛(wèi)星再入產生顯著影響。他們得出結論：“地磁活動越強，衛(wèi)星再入（也就是墜落至地球大氣層）的速度越快。”丹尼·奧利維拉等人同時指出，通過研究2020年-2024年地磁活動對于星鏈衛(wèi)星墜落的影響，他們認為第25太陽上升周期比此前的太陽活動周期更為強烈。
天文研究發(fā)現，太陽活動遵循11年的周期規(guī)律，其活動峰值期被稱為“太陽極大期”。美國航空航天局（NASA）近幾個月的衛(wèi)星測量結果表明，太陽活動自2019年12月以來開始增加，確認進入第25周期，預計會在今年7月達到極大期——在此期間，太陽噴發(fā)活動增強，可能引發(fā)地磁風暴，而地磁風暴會加熱地球大氣層，導致大氣層向外膨脹，增加衛(wèi)星飛行的阻力，這也會導致衛(wèi)星脫軌而發(fā)生墜落。
實際上，自2024年起，太陽活動活躍程度不斷增強，高級別地磁暴日趨頻繁。在太陽極大期，衛(wèi)星的壽命最多可能縮短10天，軌道高度低于300公里的衛(wèi)星再入大氣層的時間從原本的15天以上縮短至5天左右。衛(wèi)星專家表示，這些因素在微小衛(wèi)星研制時會納入考慮范圍，并采取相應措施，例如在太陽極大期使用推進器保持軌道高度等。
由于“星鏈”衛(wèi)星需要提供通信服務，其軌道高度較低。據估計，這種軌道上的衛(wèi)星平均壽命為5年。盡管這一現象總體上可以理解，但仍有許多謎團。例如，研究報告指出，70%的衛(wèi)星并非在強磁暴期間墜落，而是在中等磁暴和弱磁暴期間墜落。這很可能是因為弱磁暴通常持續(xù)時間更長，會緩慢地“侵蝕”軌道，將衛(wèi)星推向不可避免的結局。
國內衛(wèi)星專家表示，目前“星鏈”衛(wèi)星的折損率仍處于正常范圍，不過近兩年太陽活動日趨活躍，對衛(wèi)星墜落也產生了一定影響。鑒于“星鏈”迄今已發(fā)射超過7300顆衛(wèi)星，目前墜落衛(wèi)星數量不到總數的1/10，這個折損率處于正常范圍內。
業(yè)內專家分析，前幾年“星鏈”升空的衛(wèi)星數量較少，因此墜落也少，現在組網衛(wèi)星總數增長迅速，墜落衛(wèi)星的絕對數量就顯得突出，但這并不意外。一般而言，低軌微小衛(wèi)星的壽命為5年，早期發(fā)射的不少衛(wèi)星已達到壽命年限，不能再提供服務，也會主動離軌墜落。
那些在太空中墜落的衛(wèi)星，最終會是什么下場？對此，美國聯邦航空管理局（FAA）在2023 年就預想過這個問題。彼時，FAA呈交給美國國會的報告顯示， SpaceX的衛(wèi)星系統(tǒng)存在“嚴重風險”，會導致航空事故和人員傷亡。
丹尼·奧利維拉指出，衛(wèi)星在再入大氣層的過程中，有可能導致其無法在地球大氣中完全燒毀，會有物體墜落至地面。
FAA的報告數據稱，至2035年，星鏈計劃中所用到的運載火箭和衛(wèi)星將產生大量殘骸。這其中2.8萬塊的殘骸有可能沖破大氣層、砸向地面。屆時，地球上平均每兩年就會有一個人“被殘片砸死或砸傷”。
2024年8月，在加拿大薩斯喀徹溫省的一個農場，人們發(fā)現了一塊2.5公斤重的“星鏈”衛(wèi)星碎片。據太空探索技術公司稱，這是已知的唯一一塊在再入過程中落地的“星鏈”衛(wèi)星碎片。
此外，衛(wèi)星大批墜落不僅增加太空垃圾、威脅其他航天器安全，維修、補充衛(wèi)星也需要投入大量資金，影響服務穩(wěn)定性。另外，全球已有眾多類似低軌衛(wèi)星互聯網項目涌現，市場競爭日益激烈。
一位國內商業(yè)衛(wèi)星企業(yè)的高管透露，國內商業(yè)衛(wèi)星的使用壽命會比SpaceX的衛(wèi)星使用壽命長2-3年左右，“但在未來，我們都需要面臨衛(wèi)星脫軌的問題，風險是一定存在的，政府和企業(yè)都需要有相應的預案?！?
