數百顆衞星墜落！馬斯克的“星鏈”遭遇了什麼

◎本報記者 張佳欣

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”衞星近期出現大量墜落現象。“星鏈”衞星於2019年首次發射，2020年就有2顆衞星墜落，在隨後的幾年，墜落的數量猛然增長。2020—2024年期間，“星鏈”共損失583顆衞星。

物理學家組織網9日報道，美國國家航空航天局（NASA）戈達德太空飛行中心科學家團隊對這波“衞星雨”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。

太陽活動強烈讓衞星“提前退休”

太陽每11年會經歷一次週期性的活動增強階段。這個週期中，太陽風暴和耀斑的頻率與強度會隨之波動，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採訪時解釋説，“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，卻因衞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3位科學家分析了2020—2024年間墜落地球的523顆“星鏈”衞星在不同太陽活動水平的軌道變化。2024年正處於太陽活動的第25個週期，也是一個極大值期。

研究團隊解釋説，本週期太陽“表現出比上一週期更為劇烈的活動”。每顆“星鏈”衞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，部分衞星從280公里參考高度下降至重返大氣層高度的“下落”過程，所用時間比平時少了10—12天。研究表明，當太陽活動增強，引發地磁風暴時，高層對衞星的氣阻更大，讓衞星加速減速，軌道衰減加劇，最終更快地墜入大氣層燒燬。

為什麼低軌衞星更容易受到太陽活動影響？對此，楊宇光解釋説，關鍵在於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，對在低軌飛行的衞星來説，阻力變化就非常大。而運行在高軌道上的衞星，所處環境大氣更為稀薄，受太陽活動擾動的影響要小得多。

飛行姿態失當使衞星“折戟沉空”

楊宇光告訴記者，一部分“星鏈”衞星之所以在發射後不久就提前墜毀，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”衞星採用電推進方式，依賴太陽能帆板發電來驅動電推進裝置。然而，其軌道並非太陽同步軌道，軌道面與太陽的相對角度會隨時變化。衞星在剛進入軌道時，通常處於較低高度，需要展開太陽能板朝向太陽吸收能量。但在某些情況下，太陽的位置恰好與衞星的飛行方向一致，導致太陽能板“迎風前行”。

“這就像開車時迎着強風打傘，阻力會驟然增加。在太陽活動增強、大氣變‘濃’的時期，衞星受到的阻力更大，本該逐步升高到工作軌道的衞星，還沒來得及‘爬高’，就因減速過快提前墜入大氣層燒燬了。”楊宇光説。

據報道，光是2024年這一年，就有316顆“星鏈”衞星在大氣層中燒燬，創下了驚人的紀錄——平均每天都有近一顆衞星“陣亡”。

楊宇光指出，這些事件多屬“個案”，並非系統性失敗。事實上，星鏈衞星數量龐大，其策略是通過“多衞星+容錯設計”降低單顆衞星的質量控制成本，大部分離軌衞星是因為發現異常後主動離軌，而非完全失控。

墜毀頻繁引發環境與安全擔憂

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”衞星重新進入大氣層，其中軌道高度低於300公里的衞星大約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”衞星重新進入大氣層，化作天空中的“火球雨”。

頻繁墜毀的“星鏈”衞星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”衞星可能會以人們尚不瞭解的方式破壞大氣層。例如，衞星“再入”大氣層的過程會釋放出鋁等金屬，而氧化鋁可以存在數十年並導致“嚴重的臭氧消耗”。

與此同時，還有一些公眾擔心，部分衞星碎片可能無法在大氣中完全燒燬，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，加拿大薩斯喀徹温省一處農場上，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燬的案例。

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。