航天界2025/06/10

第 1102期

新聞速遞

這兩天，媒體扎堆發(fā)文“星鏈突然大批墜落”。其實(shí)并不突然。早在2021年、2022年，星鏈就宣布了衛(wèi)星因空間天氣原因再入大氣層的事件。

宙叔搜索發(fā)現(xiàn)，本波新聞源自NASA和馬里蘭大學(xué)戈達(dá)德行星太陽物理研究所的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)本月發(fā)表于《天文學(xué)與空間科學(xué)前沿》（Frontiers in Astronomy and Space Science）的論文《第25個太陽活動周期上升階段星鏈衛(wèi)星再入跟蹤》（Tracking Reentries of Starlink Satellites During the Rising Phase of Solar Cycle 25）。

太陽活動周期是指太陽磁場活動及太陽黑子、耀斑、日冕物質(zhì)拋射等相關(guān)現(xiàn)象呈現(xiàn)的周期性變化，大約平均 11年為一個周期。這一現(xiàn)象最早由德國天文學(xué)家施瓦貝（Samuel Heinrich Schwabe）在19世紀(jì)發(fā)現(xiàn)。太陽活動處于極大期（Solar Maximum）時，太陽黑子數(shù)量最多，磁場活動劇烈，耀斑和日冕物質(zhì)拋射頻繁，可能影響航天器和地球的通信、電網(wǎng)等。

第25個太陽活動周期從2019年底開始，預(yù)計(jì)在2025年前后達(dá)到極大期。SpaceX公司2019年開始發(fā)射星鏈衛(wèi)星，第二年開始就有衛(wèi)星墜落了：2020 年墜落 2 顆，2021 年 78 顆，2022 年 99 顆，2023 年 88 顆，2024 年墜落數(shù)量上升至 316 顆。截至 2025 年 6 月，星鏈星座累計(jì)損失 583 顆衛(wèi)星。

論文認(rèn)為衛(wèi)星墜落與地磁活動強(qiáng)度存在密切正相關(guān)：地磁暴強(qiáng)烈時期，衛(wèi)星從約280公里高度下降到再入大氣層的時間比地磁活動平靜時期短10至12天；地磁活動增強(qiáng)、大氣中熱量增加導(dǎo)致衛(wèi)星受到更大阻力，衛(wèi)星因而墜落，衛(wèi)星之間也可能發(fā)生更多碰撞。

該論文得出結(jié)論說，隨著在軌衛(wèi)星數(shù)量的持續(xù)增長，在太陽和地磁活動頻繁時期的仔細(xì)監(jiān)測和預(yù)測尤為重要，這樣才能防止在軌碰撞和碎片撞到地面。

▲衛(wèi)星及星鏈衛(wèi)星墜落數(shù)量與太陽活動強(qiáng)度關(guān)系

（圖源：arxiva）

此外，星鏈墜落也與其設(shè)計(jì)有關(guān)。衛(wèi)星由火箭釋放至300公里左右的停泊軌道、然后靠自身霍爾發(fā)動機(jī)升軌到550公里或以上的工作軌道，為星鏈部署典型策略。雖然從升空到上崗工作需要一段時間，這種做法能夠最大限度發(fā)揮火箭的運(yùn)載能力，從而實(shí)現(xiàn)SpaceX通過高頻次、單次多數(shù)量發(fā)射盡早完成星座部署的目標(biāo)。

但缺點(diǎn)也是明顯的。300 公里高度屬于大氣層的熱層/中間層，稀薄氣體分子會對衛(wèi)星產(chǎn)生持續(xù)的氣動阻力，導(dǎo)致其軌道衰減。而星鏈衛(wèi)星的推力并不大：早期1.0版衛(wèi)星重260-310公斤，發(fā)動機(jī)推力為40到60毫牛；升級后的迷你二代星重800公斤，發(fā)動機(jī)推力為170毫牛。在嚴(yán)重磁暴事件中，推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生的推力可能難以抵消大氣阻力。（天宮空間站每臺霍爾發(fā)動機(jī)推力更小——僅80毫牛，但它長期穩(wěn)定運(yùn)行在約400公里的高度，空氣更稀薄、阻力更小且沒有星鏈衛(wèi)星那樣的自主快速升軌、頻繁機(jī)動等變軌需求。）

這也是絕大多數(shù)衛(wèi)星不在這一高度工作的原因。300公里左右更適合開展短期技術(shù)驗(yàn)證和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，而長期的通信、遙感、科研任務(wù)通常選擇 500公里+軌道，以平衡燃料消耗、覆蓋范圍和工作壽命等因素。

▲V2迷你版星鏈衛(wèi)星及其推進(jìn)參數(shù)

（圖源：SpaceX@X）

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