遭遇地磁暴 美星鏈衛星脫軌“自”有原因

近日，美國太空探索技術公司(SpaceX)官方網站發布消息稱，由于遭遇地磁暴，該公司2月3日發射的49顆星鏈衛星中，多達40顆衛星于次日已經或將要墜入大氣層損毀。該公司強調，這些脫軌衛星與其他衛星相撞的風險為“零”。

什么是地磁暴?中國科學院國家空間科學中心研究員羅冰顯13日向科技日報記者解釋，太陽風到達地球，帶來地球磁場的擾動，如果擾動劇烈，就是地磁暴。太陽活動高年，地磁暴發生次數更多，級別也更高。通常使用地磁Kp指數(0—9級)來表征地磁擾動的強弱。

空間天氣監測顯示，當地時間2月4日，這批星鏈衛星在約210公里處遭遇了Kp=5級別的地磁暴。“這屬于最低級別的地磁暴，對普通在軌衛星影響不大。”羅冰顯說。

據了解，星鏈衛星部署在約550公里的近地軌道，為何這次在210公里軌道附近，未能“扛住”最低級別地磁暴的“沖擊”?

“‘天災’跟‘人禍’綜合到一起了。”中國科學技術大學地球和空間科學學院教授雷久侯指出，這次星鏈衛星事件是遭遇地磁暴而引起地球大氣受到加熱，使得衛星阻力增加而不能升軌導致。“地磁暴或許只是誘因，衛星受損可能主要還是衛星推進策略以及設計原因導致。”他強調。

羅冰顯表示，本批次發射的星鏈衛星的推進策略是，先用火箭將衛星送入210公里的預定軌道，再用電推進器將衛星送往更高處。對此，雷久侯說，“衛星在210公里的軌道上采用電推進方式，大氣阻力與推進力可能大體相當。但是地磁暴導致大氣阻力增強，推進作用失效。在設計上，本批次星鏈衛星進入安全模式回不了升軌狀態。”

“如果一開始就將星鏈衛星送到更高軌道，即使遇到更強的地磁暴，甚至強很多倍的擾動，也不會引起衛星快速損毀。”雷久侯解釋，大氣密度隨高度指數衰減，軌道抬升100公里，大氣阻力要低1—2個數量級，因此，400—500公里軌道高度的大氣阻力相對較小。“一般衛星會推到更高軌道，不會停靠在210公里高度。”他說。

羅冰顯表示，經過計算和觀測確認，這次地磁暴引起了大氣密度的上升(約10%)。此外，在衛星受大氣阻力而高度下降的過程中，會遭遇越來越稠密的大氣。綜合來看，短時間內衛星受到的大氣阻力上升50%是有可能的。

對于脫軌星鏈衛星的風險問題，羅冰顯表示：“這些衛星從約210公里往下墜毀，重新進入大氣層后會燃燒殆盡，不會產生太空碎片，也不會有衛星零部件撞擊地球表面。”

雷久侯補充道，這個過程估計需要幾天或更長的時間。“與其他衛星碰撞幾率是比較低，但說風險為‘零’有些絕對。如果近段時間發射衛星，還是需要規避經過失控衛星的空域。”

據報道，“星鏈”計劃由埃隆·馬斯克于2014年提出，共計劃向太空發射約4.2萬顆衛星。截至2022年1月，該計劃已經發射了2000顆衛星。

地磁暴對人造衛星的影響不可小覷。雷久侯表示，強大的太陽爆發事件可能導致強烈的地磁暴，使衛星阻力增強、影響衛星和地面通訊甚至導致一些衛星器件失效。(科技日報記者 唐芳)

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