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遭遇最低级别地磁暴美星链卫星脱轨“自”有原因

2022-02-15 11:25:16来源：科技日报

近日，美国太空探索技术公司（SpaceX）官方网站发布消息称，由于遭遇地磁暴，该公司2月3日发射的49颗星链卫星中，多达40颗卫星于次日已经或将要坠入大气层损毁。该公司强调，这些脱轨卫星与其他卫星相撞的风险为“零”。

什么是地磁暴？中国科学院国家空间科学中心研究员罗冰显13日向科技日报记者解释，太阳风到达地球，带来地球磁场的扰动，如果扰动剧烈，就是地磁暴。太阳活动高年，地磁暴发生次数更多，级别也更高。通常使用地磁Kp指数（0—9级）来表征地磁扰动的强弱。

空间天气监测显示，当地时间2月4日，这批星链卫星在约210公里处遭遇了Kp=5级别的地磁暴。“这属于最低级别的地磁暴，对普通在轨卫星影响不大。”罗冰显说。

据了解，星链卫星部署在约550公里的近地轨道，为何这次在210公里轨道附近，未能“扛住”最低级别地磁暴的“冲击”？

“‘天灾’跟‘人祸’综合到一起了。”中国科学技术大学地球和空间科学学院教授雷久侯指出，这次星链卫星事件是遭遇地磁暴而引起地球大气受到加热，使得卫星阻力增加而不能升轨导致。“地磁暴或许只是诱因，卫星受损可能主要还是卫星推进策略以及设计原因导致。”他强调。

罗冰显表示，本批次发射的星链卫星的推进策略是，先用火箭将卫星送入210公里的预定轨道，再用电推进器将卫星送往更高处。对此，雷久侯说，“卫星在210公里的轨道上采用电推进方式，大气阻力与推进力可能大体相当。但是地磁暴导致大气阻力增强，推进作用失效。在设计上，本批次星链卫星进入安全模式回不了升轨状态。”

“如果一开始就将星链卫星送到更高轨道，即使遇到更强的地磁暴，甚至强很多倍的扰动，也不会引起卫星快速损毁。”雷久侯解释，大气密度随高度指数衰减，轨道抬升100公里，大气阻力要低1—2个数量级，因此，400—500公里轨道高度的大气阻力相对较小。“一般卫星会推到更高轨道，不会停靠在210公里高度。”他说。

罗冰显表示，经过计算和观测确认，这次地磁暴引起了大气密度的上升（约10%）。此外，在卫星受大气阻力而高度下降的过程中，会遭遇越来越稠密的大气。综合来看，短时间内卫星受到的大气阻力上升50%是有可能的。

对于脱轨星链卫星的风险问题，罗冰显表示：“这些卫星从约210公里往下坠毁，重新进入大气层后会燃烧殆尽，不会产生太空碎片，也不会有卫星零部件撞击地球表面。”

雷久侯补充道，这个过程估计需要几天或更长的时间。“与其他卫星碰撞几率是比较低，但说风险为‘零’有些绝对。如果近段时间发射卫星，还是需要规避经过失控卫星的空域。”

据报道，“星链”计划由埃隆·马斯克于2014年提出，共计划向太空发射约4.2万颗卫星。截至2022年1月，该计划已经发射了2000颗卫星。

地磁暴对人造卫星的影响不可小觑。雷久侯表示，强大的太阳爆发事件可能导致强烈的地磁暴，使卫星阻力增强、影响卫星和地面通讯甚至导致一些卫星器件失效。

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